Laserinduzierte Oberflächenstrukturierung mit optischen Nahfeldern von Nanopartikeln
Final Report Abstract
Im Rahmen dieses Projektes wurde die Nahfeldverteilung um maßgeschneiderte Nanostrukturen genutzt, um Strukturen auf ein Substrat zu schreiben, die weit kleiner als 100 nm Ausdehnung besitzen. In Silizium ablatierte Löcher zeigen Dimensionen von unter 20 nm, während durch Photopolymerisation abgeschiedene Partikel im Bereich von 50 nm liegen. Durch die verwendete Nanosphärenlithographie können großflächige Areale mit Nanostrukturen versehen werden. Während durch Femtosekundenbestrahlung Strukturen in das den metallischen Antennen unterliegende Substrat ablatiert werden, kann man durch längere Pulse dosiert den Schmelzvorgang in den Antennen erzeugen, und zwar korreliert mit der Nahfeldverteilung. Damit werden Spitzen starker Nahfeldüberhöhung abgerundet, womit die Feldverteilung selbst kontrolliert und modifiziert werden kann. Erstmals konnte durch eine detaillierte Modellierung der Felder mit numerischen Methoden eine quantitative Übereinstimmung mit den Ablationsmustern erzeugt werden. Dieses Instrument erlaubt somit eine Vorhersage und Optimierung der Feldverteilung. Insbesondere konnte geklärt werden, dass Feldverteilungen empfindlich auf die Multipolstrukturen der plasmonischen Anregung sind und somit Terminierungseffekte, wie Zwischenlagen oder Oxidschichten eine bedeutende Rolle spielen. Die quantitative Bestimmung von Feldverteilungen und Ablationschwellen hat wesentlich zum Verständnis beigetragen. Während die Nahfeldablation an Nanosphärenlithografiestrukturen bereits vor einiger Zeit von uns beschrieben wurde, hat sie sich inzwischen als praktikabler Prozess gezeigt, was nicht zuletzt daran zu sehen ist, dass in der ersten Antragsperiode des SPP auch zwei weitere Gruppen den Prozess nutzen.
Publications
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T. Geldhauser, S. Ikegaya, A. Kolloch, N. Murazawa, K. Ueno, J. Boneberg, P. Leiderer, E. Scheer, H. Misawa
- "Quantitative imaging oft he optical near field", Optics Express 20, 22064 (2012)
P. Kühler, F.J. Garcia de Abajo, P. Leiprecht, A. Kolloch, J. Solis, P. Leiderer, J. Siegel
(See online at https://doi.org/10.1364/OE.20.022063) - "Quantitative measurement of the near-field enhancement of nanostructures by two-photon polymerization", Langmuir 28, 9041 (2012)
T. Geldhauser, A. Kolloch, N. Murazawa, K. Ueno, J. Boneberg, P. Leiderer, E. Scheer, H. Misawa
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A. Kolloch, P. Leiderer, S. Ibrahimkutty, D. Issenmann, A. Plech
(See online at https://doi.org/10.2351/1.4731304)
