Teilprojekt B2: Periodische Nanostrukturen: Herstellung, Eigenschaften und Bestrahlungseffekte P. Ziemann, K. Landfester, P. Leiderer, Th. Schimmel ULM.

Präsentation zum Thema: "Teilprojekt B2: Periodische Nanostrukturen: Herstellung, Eigenschaften und Bestrahlungseffekte P. Ziemann, K. Landfester, P. Leiderer, Th. Schimmel ULM."—  Präsentation transkript:

1 Teilprojekt B2: Periodische Nanostrukturen: Herstellung, Eigenschaften und Bestrahlungseffekte P. Ziemann, K. Landfester, P. Leiderer, Th. Schimmel ULM KONSTANZKARLSRUHE Hauptziele I.Kombination verschiedener Nanostrukturierungskonzepte II. Auswirkung von Bestrahlung auf Nanostrukturen Laser- Ionen-

2 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, SrTiO 3 und Diamant Einarbeitung eines neuen Doktoranden Darstellung von Blockcopolymeren, in die Präparations- und Charakterisie- welche stabile Zylindermizellen rungsmethoden bilden

3 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)

4 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

5 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

6 Erste Anwendungen Erste Anwendungen I. Funktionalisierte Diamant Oberflächen: Elektronen Emitter isotropes Sauerstoff-Plasmaanisotropes O 2 /CHF 3 - Plasma

7 Aufsicht Gedreht um 60° Au Diamant Plasma

8 8 min geätzt: h Pillar =35 nmNach 12 min: h Pillar =46 nm. Nach 16 min: SEM 30° 60 nm

9 Strahlenschaden bei Ionenbeschuß 300 keV He + 300 keV Kr + Au 10keV nach 1,5 ps MD-Simulation (R.S. Averback) Thermal Spike TRIM-Simulationen

10 Kolloidale Masken REM - Aufnahme mit 15 nm AuIn 2 bedampft Kugelgröße: 1,7 µm

11 Geordnete Nanostrukturen Ablösen der Kugeln mit Chloroform oder Tesafilm Ringe aus Surfactants Scanbereich 2 2 µm², (Tapping) AFM-Aufnahme

12 Bestrahlung geordneter Nanostrukturen Bestrahlt mit 2 10 14 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

13 Bestrahlung dünner AuIn 2 -Filme unbestrahlt bestrahlt (2 10 14 Ar + / cm² 300 keV, RT) Scanbereich je 500 500 nm², Contact-Mode AFM-Aufnahmen, Filmdicke 5 nm

14 Veränderung der mittleren Korngröße Zunahme der lateralen Ausdehnung um 65%

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16 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

17 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

18 Bestrahlung mit leichten He + -Ionen unbestrahlt bestrahlt (2 10 16 He + / cm² 300 keV, 93,4 K) Scanbereich je 500 500 nm², Contact - Mode AFM-Aufnahmen, Filmdicke 7 nm

19 Bestrahlung mit leichten He + -Ionen Zunahme der lateralen Ausdehnung um 9%