Fabricating plasmonic metastructures by non-lithographic technique
Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018
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| Format: | UnknownFormat |
| Sprache: | eng |
| Veröffentlicht: |
Ilmenau
01.03.2018
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| Online Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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Tag hinzufügen | Zusammenfassung: | Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018 Plasmonisches Material ist eine Art von nanooptischem Material, das Licht (Photonen) im Nanomaßstab beeinflussen kann, und ist dafür geeignet, die Beziehung zwischen Licht und Materie näher zu untersuchen. Oberflächenplasmonen (SPP) und Partikelplasmonenresonanz (LSPR) sind zwei wesentliche existierende Typen von Plasmonen an Materialien, wobei die darauf basierenden Nanostrukturen breite Anwendung im Messen, in der Energiegewinnung zwecks autarker Versorgung (Energy Harvesting), für die Datenspeicherung etc. finden. Der Gestaltung wünschenswerter plasmonischer Nanostrukturen mit veränderlichen und einstellbaren optischen Eigenschaften wie auch den Strukturparametern kommen die fortgeschrittenen Nanofabrikationsmethoden zugute. Normalerweise können plasmonische Nanopartikel mittels nasschemischer Verfahren in verschiedenen Formen gewonnen werden, allerdings liegen sie meist in aggregierter Form vor. Für die reale technische Anwendung ist jedoch eine einheitliche Basis erforderlich, um hohe Qualität und Reproduzierbarkeit sicherzustellen. Einerseits lassen sich mit den üblichen litographischen Verfahren beliebige Strukturen in jedweder Anordnung, insbesondere für Metastrukturen, darstellen. Andererseits sind diese nicht geeignet für den Aufbau von Nanostruktur im großen Maßstab aufgrund des teuren und zeitaufwändigen Herstellungsprozesses. In dieser Arbeit fasst der Autor zunächst die Aspekte von Plasmonen systematisch zusammen, beginnend mit grundlegenden Erfolgsaussichten, über die Herstellung bis hin zu den bestehenden Hürden. Weiterhin schlägt der Autor eine neue Herangehensweise für die Erzeugung einer periodischen Anordnung von kreuzförmiger Gold-Nanostruktur über eine große Fläche vor. Dies ist die erste Darstellung von periodisch kreuzförmigen Nanostrukturen mit nichtlithographischen Methoden. Die einzelne Nano-Kreuzstruktur kann an Wellenlängen zwischen 200 und 400 nm angepasst werden, die Strukturfläche kann bis in den Zentimetermaßstab reichen. Die verwendeten Materialien erstrecken sich von Metallen über Halbleiter bis zu Polymeren. Das periodische Muster lässt sich nicht nur auf einer planen, sondern auch einer kurvigen oder sogar sphärischen Oberfläche erzeugen. Im Wesentlichen entsteht die Struktur durch eine nichtlithographische Schablone, die auf einer preisgünstigen Standard-Aluminiumfolie aufbaut. Anhand der experimentellen und simulierten optischen Untersuchung beweist der Autor, dass diese neue Art von Feldern in hohem Maße die Lichtausbeute durch Erhöhung der Lebensdauer der Photonen in periodischer Anordnung verbessert. Drittens befasst sich der Autor mit einer Fabrikationsmethode für die periodische Anordnung von Metastrukturen in L- und U-Form sowie O-Form. Letzterer besteht aus einer ultradünnen Aluminiummaske (UTAM) in quadratischem Fachwerk mit schiefer Abscheidung mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD). Diese erfolgt durch Einstellung des Abscheidungswinkels der transversalen und vertikalen Achse des Probenträgers sowie der Abscheidungsrate der metallischen Quelle. Die L- und U-Form sowie der O-Form können durch ein-, zwei- und dreifache Rotation der Mittelachse des Probenträgers erzeugt werden. Die optischen Eigenschaften der erhaltenen periodischen Metastruktur in L- und U-Form sowie als O-Form werden durch lineare Extinktion und nichtlineare Frequenzverdopplung (SHG) erfasst. Der Autor erforscht die grundlegenden Erfolgsaussichten von plasmonischen Materialien, behandelt die Hürden in der Fabrikation und Verwertung von plasmonischen Strukturen und entwirft eine Serie von Strategien, um diese zu überwinden. Diese Thesis ist eine Zusammenfassung seiner wissenschaftlichen Arbeit über die letzten Jahre. |
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| Beschreibung: | Das Erscheinungsdatum ist der Tag der Verteidigung |
| Beschreibung: | XXVI, 134 Seiten Diagramme, Illustrationen (teilweise farbig) |