Erzeugung plasmonischer Nanostrukturen und diffraktiver Gitter in Floatglasoberflächen mittels ArF-Excimerlaserstrahlung

Abstract

In der Dissertation werden korrosions- und abriebfeste, plasmonische Ag-, Au- und Ag/Au- Nanopartikel in Floatglasoberflächen durch Kombination von Ag/Na-Ionenaustausch und Au-Sputterung (4 bis 70 nm) sowie anschließender ArF-Excimerlaserbestrahlung (193 nm) mit Fluenzen unterhalb der Ablationsschwelle des Glases, speziell durch Laserimplantation von Au-Partikeln, erzeugt. In Abhängigkeit von den experimentellen Parametern werden Größe und Struktur und somit die plasmonischen Eigenschaften (Oberflächenplasmonenresonanz zwischen 410 und 600 nm) der Nanopartikel variiert. Mittels Phasenmaskenprojektion werden diffraktive Liniengitter mit Perioden zwischen 1 und 3 µm erzeugt, wodurch die Grundlagen für die Herstellung von Strukturen im Submikrometerbereich für nanoplasmonische Anwendungen, zum Beispiel zum optischen Datentransfer, geschaffen werden. Die Nanopartikel werden mittels optischer Spektroskopie, Elektronenmikroskopie (REM, TEM und HRTEM) und Röntgenabsorptions- und -streuexperimenten (EXAFS, XRD und SAXS) charakterisiert.

Corrosion resistant, plasmonic Ag, Au and Ag/Au nanoparticles are generated in float glass surfaces by means of Ag/Na ion exchange, sputter coating by Au (4 to 70 nm) and subsequent ArF-excimer laser irradiation (193 nm), especially by laser implantation of Au particles at fluences below the ablation threshold of the glass. Depending on the experimental parameters, the size and structure of the nanoparticles and thus the plasmonic properties (surface plasmon resonance between 410 and 600 nm) of the nanoparticles are varied. Phase mask projection enable the formation of diffractive line patterns of periods between 1 and 3 µm, which is the basis for generating submicron structures for nanoplasmonic applications, for example optical data transfer. The nanoparticles are characterized by means of optical spectroscopy, electron microscopy (REM, TEM and HRTEM) and X-ray absorption and scattering experiments (EXAFS, XRD and SAXS).