Berlin 2014 – wissenschaftliches Programm

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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik

Q 53: Ultrashort laser pulses III

Q 53.5: Vortrag

Donnerstag, 20. März 2014, 17:30–17:45, DO26 207

Finite-Elemente-Simulation laserinduzierter periodischer Oberflächenstrukturen in Silizium — •Madlen Klötzer, Karsten König und Martin Straub — Universität des Saarlandes, Lehrstuhl für Biophotonik und Lasertechnologie, Fakultät für Physik und Mechatronik, Campus Am Markt, Zeile 5, D-66125 Saarbrücken

Laserinduzierte periodische Oberflächenstrukturen konnten in den vergangenen Jahren in einer großen Anzahl an Dielektrika beobachtet werden. Auf Si(100)-Oberflächen wurden Strukturen mit einer Periodizität von 130 nm mittels sub-15 fs Lasermikroskop erzeugt [1,2]. Die Entstehung dieser Ripple-Strukturen kann durch die Anregung eines Elektron-Loch-Plasmas über die kritische Ladungsträgerkonzentration erklärt werden, welches zur Anregung von Oberflächenplasmonen führt [1]. Es wurden dazu Simulationsrechnungen in Silizium mit der Finite-Elemente-Methode durchgeführt, bei denen sowohl Ein- und Zwei-Photonenabsorption, Absorption freier Ladungsträger sowie Ladungsträgerdiffusions- und Rekombinationsprozesse berücksichtigt wurden. Dabei konnten nicht nur laserinduzierte periodische Oberflächenstrukturen mit einer Periode in Übereinstimmung mit den Experimenten beobachtet werden, sondern auch Selbstfokussierungseffekte im Material, welche durch eine hohe ortsabhängige Ladungsträgergeneration und somit ortsabhängige Veränderung des Brechungsindexes im Material verursacht werden.

[1] M. Straub et al., Opt. Lett. 37, 190-192 (2012) und J. Appl. Phys. 111, 124315 (2012) [2] K. König et al., J. Laser Appl. 24, 042009 (2012). Gefördert durch Schwerpunktprogramm 1327 der DFG.