teilprojekt b2: periodische nanostrukturen: herstellung, eigenschaften und
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ULM KONSTANZKARLSRUHE Hauptziele Kombination verschiedener Nanostrukturierungskonzepte II. Auswirkung von Bestrahlung auf Nanostrukturen . Teilprojekt B2: Periodische Nanostrukturen: Herstellung, Eigenschaften und Bestrahlungseffekte - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Teilprojekt B2: Periodische Nanostrukturen: Herstellung, Eigenschaften und Bestrahlungseffekte
P. Ziemann, K. Landfester, P. Leiderer, Th. Schimmel
ULM KONSTANZ KARLSRUHE
Hauptziele
I. Kombination verschiedener Nanostrukturierungskonzepte
II. Auswirkung von Bestrahlung auf Nanostrukturen Laser-Ionen-
Teilprojekt B2
1. Halbjahr
Universität Konstanz
• Optimierung des Spincoating-Prozesses zum Aufbringen von Kolloidmasken in Monolagen• Optimierung der Strahlprofile vorhandener Laser für die Bestrahlung von Kolloid- masken und Nanostrukturen
Universität Ulm
Festkörperphysik: Organische Chemie III:
• Herstellung & Optimierung geordneter• Optimierung der Ordnung mizellarer metallischer Nanostrukturen auf ver- Monofilme auf Substraten mit unter- schiedenen Substraten: Au, Pt auf schiedlichen Benetzungseigenschaften Saphir, SrTiO3 und Diamant
• Einarbeitung eines neuen Doktoranden • Darstellung von Blockcopolymeren, in die Präparations- und Charakterisie- welche stabile Zylindermizellen rungsmethoden bilden
Teilprojekt B2
2. Halbjahr
Universität Konstanz
• Modifikation von Kolloidmasken durch Tempern• Erprobung von Verfahren zum Schrägbedampfen von Kolloidmasken• Untersuchung der Stabilität verschiedener Au-Nanostrukturen gegen Laser- bestrahlung (Nd:Yag 532 nm, Nanosekunden-Pulse)
Universität Ulm
Festkörperphysik: Organische Chemie III:
• Übertragung metallischer Nanomuster • Entwicklung von Elektronenstrahl- auf ein Substrat durch Reaktives lithographie für die Kombination Ionenätzen (RIE) zur benetzungskontrollierten Ab- scheidung von Mizellen
• Einarbeitung des neuen Doktoranden • Experimente zur Dekoration von in die Ionenbestrahlung metallischen Elektroden mit metallischen Nanoteilchen (Pd und Pt auf Gold)
Teilprojekt B2
3. Halbjahr
Universität Konstanz
• Entwicklung von Verfahren zur Nanostrukturierung durch Laserablation und Ionenbestrahlung von Kolloidmasken• Untersuchung des Einflusses von Wellenlänge und Leistung der verwendeten Laserstrahlung auf die Modifikation von Nanostrukturen ( Nd: YAG-Laser in Grundmode und zweiter Harmonischer, Excimer-Laser )
Universität Ulm
Festkörperphysik: Organische Chemie III:
• Experimente zur Legierungsbildung • Experimente zur definierten Be- in Nanoteilchen, sowie zu ihrer ther- ladung von Mizellen mit verschie- mischen Stabilität denen Metallen
• Untersuchungen zur Oberflächendif- • Darstellung von Blockcopolymer- fusion von Nanomustern Silikathydridstrukturen für
3D-Nanostrukturen• Ionenbestrahlung von Nanoteilchen
Teilprojekt B2
4. Halbjahr
Universität Konstanz
• Entwicklung von Verfahren zur Herstellung langreichweitig geordneter magne- tischer Kolloidmasken• Untersuchungen zum Aufprägen von Vorzugsrichtungen bei Kolloidmasken durch Einsatz vorstrukturierter Substrate (Photo- und Elektronenstrahllithographie)• Untersuchung des Einflusses der Pulsdauer (Nanosekunden bis Femtosekunden) der verwendeten Laserstrahlung auf die Modifikation von Nanostrukturen
Universität Ulm
Festkörperphysik: Organische Chemie III:
• Experimente zur Legierungsbildung • Selektive Isolation und organische in Nanoteilchen Funktionalisierung der metallde-
korierten Elektroden• Untersuchungen zur Oberflächendif- fusion von Nanomustern • Entwicklung von Polymeren, die
leichter rückstandsfrei abgebaut• Ionenbestrahlung von Nanoteilchen werden können
Erste AnwendungenErste Anwendungen
I. Funktionalisierte Diamant Oberflächen: Elektronen Emitter
isotropes Sauerstoff-Plasma
anisotropes O2/CHF3 - Plasma
AufsichtGedreht um 60°
Au
Diamant
Plasma
8 min geätzt: hPillar=35 nm Nach 12 min: hPillar=46 nm.
Nach 16 min:
SEM 30°
60 nm
Strahlenschaden bei Ionenbeschuß
300 keV He+
300 keV Kr+
Au 10keV
nach
1,5 ps
MD-Simulation (R.S. Averback)
Thermal Spike
TRIM-Simulationen
Kolloidale Masken
REM - Aufnahme
mit 15 nm AuIn2 bedampft
Kugelgröße: 1,7 µm
Geordnete Nanostrukturen
• Ablösen der Kugeln mit Chloroform oder Tesafilm• Ringe aus Surfactants
Scanbereich 2 2 µm², (Tapping)
AFM-Aufnahme
Bestrahlung geordneter Nanostrukturen
• Bestrahlt mit 2 1014 Ar+ /cm² (300 keV, 90 K)• Wachstum an den Stellen der Ringe von symmetrischen
Hügeln• Hügeln enthalten oberflächlich Gold, aber kein Kohlenstoff• Volumenzunahme bisher ungeklärt
Scanbereich 3 3 µm², Tapping-Mode
AFM-Aufnahme
Bestrahlung dünner AuIn2-Filme
unbestrahlt bestrahlt (2 1014 Ar+ / cm² 300 keV, RT)
Scanbereich je 500 500 nm² , Contact-Mode
AFM-Aufnahmen, Filmdicke 5 nm
Veränderung der mittleren Korngröße
Zunahme der lateralen Ausdehnung um 65%
-30 -20 -10 0 10 20 30
0
5
10
15
20
2*1014
Ar+/cm² (300 keV, RT)
unbestrahlt bestrahlt
Höh
e [n
m]
Breite [nm]
Teilprojekt B2
5. Halbjahr
Universität Konstanz
• Untersuchungen zum Aufprägen von Vorzugsrichtungen bei Kolloidmasken durch Einsatz vorstrukturierter Substrate (AFM, Mikrokontaktstempeln)• Experimente zu laserinduzierten Phasenumwandlungen in Nanostrukturen
Universität Ulm
Festkörperphysik: Organische Chemie III:
• Experimente zur Legierungsbildung • Entwicklung kombinierter Top-down/ in Nanoteilchen Bottom-up Verfahren für die Ab-
scheidung metallischer Nanodrähte• Untersuchungen zur Oberflächendif- fusion von Nanomustern • Elektroless Deposition zum
"Verschweißen" der Punktmuster• Ionenbestrahlung von Nanoteilchen aus organischer Lösung
• Laserbestrahlung von Nanoteilchen
Teilprojekt B2
6. Halbjahr
Universität Konstanz
• Untersuchungen zur Kombination der verschiedenen Techniken der Kolloid- Lithographie zur Herstellung von komplexeren Nanostrukturen• Charakterisierung laserinduzierter optischer Eigenschaften von Nanostrukturen
Universität Ulm
Festkörperphysik: Organische Chemie III:
• Experimente zur Legierungsbildung • Elektrische Kontaktierung der in Nanoteilchen Nanodrähte
• Ionenbestrahlung von Nanoteilchen
• Laserbestrahlung von Nanoteilchen
Bestrahlung mit leichten He+-Ionen
unbestrahlt bestrahlt (2 1016 He+ / cm² 300 keV, 93,4 K)
Scanbereich je 500 500 nm² , Contact - Mode
AFM-Aufnahmen, Filmdicke 7 nm
Bestrahlung mit leichten He+-Ionen
Zunahme der lateralen Ausdehnung um 9%
-10 -5 0 5 10
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,52*10
16 He
+/cm² (300 keV, 93,4 K)
unbest. best.
Höh
e [n
m]
Breite [nm]