Mikro- und Nanostrukturierung mittels Laserstrahlung

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Hierarchische Mikro/Nanostrukturen: Hier durch Kombination von Photolithographie und Laserbearbeitung gefertigt
Lasergeschnittene Strukturen mit hoher Kantenpräzision in Polymerfolie
Gefaltete 3D-Mikrostruktur mit laserstrukturierter, funktionalisierter Oberfläche
Laser-ablatierte 3D Topographie durch Grautonmaskentechnik ohne Bewegung des Laserspots
LIPSS auf Nickel-Zylinder abgebildet über 5 Größenordnungen

Mikro- und Nanostrukturierung

Die Mikro-und Nanostrukturierung von Oberflächen und Schichten ist vielfach notwendig, um deren Funktionalität entsprechend der Anwendung zu verbessern. Die verfolgten Strukturierungsprozesse nutzen deterministische Verfahren der Anwendung gepulster Laserstrahlung, u.a. durch direktes Schreiben, Maskenprojektion und Interferenztechniken. Für Strukturgrößen im Submikrometer-Bereich können alternativ Elektronen und fokussierte Ionenstrahlen genutzt werden, wodurch minimale Dimensionen von ~20 nm erzielt werden können.

Die Arbeiten zur lasergestützten Mikrostrukturierung basieren bevorzugt auf Laserablationsprozessen, die den Abtrag nahezu aller Materialien ermöglichen. Entsprechend dem verfügbaren Know-How werden ziel-, material-, und strukturbezogen die geeignetsten Laser, Anlagen und Bearbeitungsstrategien ausgewählt und diese weiter auf die Bearbeitungsaufgabe und die Anwendung optimiert.

Die Anregung und Nutzung spezifischer, insbesondere sekundärer Prozesse, wie laserinduzierte Plasmen oder Schockwellen, können zur ultra-präzisen Strukturierung und Formgebung von Oberflächen genutzt werden.

Ausgewählte Arbeitsfelder sollen dies darstellen:

  • Ultrakurzpulslaser-Mikrostrukturierung von Metallen
  • 3D Mikro/Nanostrukturierung von Polymeren
  • Selbstorganisierte Submikro-Strukturen (Rippels, LIPSS)
  • Laserinduzierte chemisch/physikalisch Reaktionen zum Materialabtrag
  • Hierarchische Strukturen durch Laserschreiben


Ausgewählte Publikationen

  • L. Bayer, M. Ehrhardt, P. Lorenz, M. Mäser, N. Kechagias and K. Zimme
    Large-area picosecond laser-induced periodic surface structure (LIPSS) on chromium (Industrial)

    LANE 2016 - 9th International Conference on Photonic Technologies (2016) 11283
    Link
  • T. Smausz, T. Csizmadia, C. Tápai, J. Kopniczky, A. Oszkó, M. Ehrhardt, P. Lorenz, K. Zimmer, A. Prager, B. Hopp
    Study on the effect of ambient gas on nanostructure formation on metal surfaces during femtosecond laser ablation for fabrication of low-reflective surfaces

    Applied Surface Science 389 (2016) 1113-1119
    doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.08.026
  • M. Ehrhardt, P. Lorenz, F. Frost, K. Zimmer
    Fabrication of sub-microstructures in solid copper surfaces by inverse laser microembossing

    Applied Physics A 111 (2) (2013) 517-523
    DOI: 10.1007/s00339-013-7578-6
  • M. Ehrhardt, P. Lorenz, M. Teichmann, J. Lorbeer, F. Frost, K. Zimmer
    Laser Embossing of Self-Organized Nanostructures into Metal Surfaces by KrF Laser Irradiation

    Journal of Laser Micro / Nanoengineering 8/1 (1) (2013) 85-89
    DOI: 10.2961/jlmn.2013.01.0017
  • T. Rudolph, K. Zimmer, R. Böhme, D. Ruthe
    Excimer laser-induced material modification to create nanometer high smooth patterns in glass using mask projection

    Journal of Physics: Conference Series 59 (2007) 169 - 172
    doi: 10.1088/1742-6596/59/1/036
  • K. Zimmer, A. Braun
    Excimer laser machining for 3D-surface structuring

    Photo-Excited Processes, Diagnostics and Applications (2003) 301-335
    doi: 10.1007/1-4020-2610-2_11