Physikalische Abteilung

Physikalische Abteilung

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in der Physikalischen Abteilung des IOM Leipzig sind auf die Herstellung und die Modifizierung von Oberflächen und dünnen Schichten unterschiedlichster Materialien gerichtet, bevorzugt mittels Ionen- und Laserstrahl- bzw. Plasmaverfahren. Das Ziel dabei ist, diese Oberflächen und Schichten so zu gestalten, dass sie spezifischen Applikationen gerecht werden können. Neben entsprechenden Anlagen zur Modifizierung steht den Mitarbeitern des IOM auch ein umfangreicher Gerätepark für Untersuchungen zur Struktur, Topographie und Zusammensetzung sowie zur Bestimmung der mechanischen, optischen und elektrischen Eigenschaften zur Verfügung.

Neben der Bearbeitung von Fragenstellungen aus der Grundlagenforschung sind die Mitarbeiter der Abteilung an zahlreichen Technologieentwicklungs- und Transferprojekten beteiligt, insbesondere mit Firmen aus der optischen Industrie, der Mikroelektronik und des Maschinenbaus.

Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte der Physikalischen Abteilung:

Ultrapräzisionsbearbeitung

In diesem Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt werden einerseits Bearbeitungstechnologien zur ionenstrahl- und plasmagestützten Glättung und Formgebung (-korrektur) von ebenen, gekrümmten aber auch Freiformflächen im Toleranzbereich von wenigen Nanometern entwickelt und hinsichtlich einer industriellen Nutzung qualifiziert. Neben diesen anwendungs-orientierten Arbeiten werden Grundlagenuntersuchungen zur Herstellung von Nanostrukturen durch ionenstrahlinduzierte Selbstorganisation durchgeführt.

Für diese wissenschaftlichen Arbeiten sind gerätetechnische Voraussetzungen notwendig, die u.a. die Entwicklung von Ionenquellen erfordern, die beispielsweise auch als elektrische Triebwerke in der Raumfahrt eingesetzt werden können.

Strukturierung und physikalische Analytik

Die schädigungsarme, präzise und selektive Laserstrukturierung von Oberflächen, Grenzflächen und dünnen Schichten in Verbindung mit der Entwicklung von in-situ Messverfahren und Modelle zur Parameteroptimierung und Erhöhung der Verfahrenszuverlässigkeit für unterschiedlichste Materialien stehen im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten.

Die wissenschaftliche Forschung des LenA-Zentrums ist auf die Strukturanalyse von Grenzflächen und dünnen Schichten mittels hochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie und Elektronenspektroskopie fokussiert. Die Bestimmung der Zusammenhänge zwischen Materialstruktur und Materialeigenschaften auf mikroskopischen Längenskalen bis hinunter in den Bereich atomarer Auflösung wird durch die Kombination verschiedener Verfahren erreicht.

Schichtabscheidung und Nanostrukturen

Dieser Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt ist durch spezifische Verfahren zur Herstellung von dünnen, kristallinen Schichten, wie die Molekularstrahlepitaxie (teilweise ionenstrahl-unterstützt) und die Pulslaserablation sowie Verfahren zur Generation von Nanostrukturen, wie die Glanzwinkeldeposition (GLAD), charakterisiert. Hinzu kommen die Verfahren der Plasmaimmer-sions- und der Ionenimplantation zur gezielten Modifizierung oberflächennaher Bereiche. Diese Syntheseverfahren werden für grundlegende Untersuchungen genutzt, im Vorfeld der Etablierung dieser Materialien im Bereich Sensorik, Medizintechnik, Optik, Photovoltaik und Thermoelektrik.