Teilprojekt B2: Periodische Nanostrukturen: Herstellung, Eigenschaften und

1. ULM KONSTANZ KARLSRUHE • Hauptziele • Kombination verschiedener Nanostrukturierungskonzepte • II. Auswirkung von Bestrahlung auf Nanostrukturen Teilprojekt B2: Periodische Nanostrukturen: Herstellung, Eigenschaften und Bestrahlungseffekte P. Ziemann, K. Landfester, P. Leiderer, Th. Schimmel Laser- Ionen-

2. Teilprojekt B2 • Halbjahr • Universität Konstanz • • Optimierung des Spincoating-Prozesses zum Aufbringen von Kolloidmasken in • Monolagen • • Optimierung der Strahlprofile vorhandener Laser für die Bestrahlung von Kolloid- • masken und Nanostrukturen • Universität Ulm • Festkörperphysik: Organische Chemie III: • • Herstellung & Optimierung geordneter • Optimierung der Ordnung mizellarer • metallischer Nanostrukturen auf ver- Monofilme auf Substraten mit unter- • schiedenen Substraten: Au, Pt auf schiedlichen Benetzungseigenschaften • Saphir, SrTiO3 und Diamant • • Einarbeitung eines neuen Doktoranden • Darstellung von Blockcopolymeren, • in die Präparations- und Charakterisie- welche stabile Zylindermizellen • rungsmethoden bilden

3. Teilprojekt B2 2. Halbjahr Universität Konstanz • Modifikation von Kolloidmasken durch Tempern • Erprobung von Verfahren zum Schrägbedampfen von Kolloidmasken • Untersuchung der Stabilität verschiedener Au-Nanostrukturen gegen Laser- bestrahlung (Nd:Yag 532 nm, Nanosekunden-Pulse) Universität Ulm Festkörperphysik: Organische Chemie III: • Übertragung metallischer Nanomuster • Entwicklung von Elektronenstrahl- auf ein Substrat durch Reaktives lithographie für die Kombination Ionenätzen (RIE) zur benetzungskontrollierten Ab- scheidung von Mizellen • Einarbeitung des neuen Doktoranden • Experimente zur Dekoration von in die Ionenbestrahlung metallischen Elektroden mit metallischen Nanoteilchen (Pd und Pt auf Gold)

4. Teilprojekt B2 3. Halbjahr Universität Konstanz • Entwicklung von Verfahren zur Nanostrukturierung durch Laserablation und Ionenbestrahlung von Kolloidmasken • Untersuchung des Einflusses von Wellenlänge und Leistung der verwendeten Laserstrahlung auf die Modifikation von Nanostrukturen ( Nd: YAG-Laser in Grundmode und zweiter Harmonischer, Excimer-Laser ) Universität Ulm Festkörperphysik: Organische Chemie III: • Experimente zur Legierungsbildung • Experimente zur definierten Be- in Nanoteilchen, sowie zu ihrer ther- ladung von Mizellen mit verschie- mischen Stabilität denen Metallen • Untersuchungen zur Oberflächendif- • Darstellung von Blockcopolymer- fusion von Nanomustern Silikathydridstrukturen für 3D-Nanostrukturen • Ionenbestrahlung von Nanoteilchen

5. Teilprojekt B2 4. Halbjahr Universität Konstanz • Entwicklung von Verfahren zur Herstellung langreichweitig geordneter magne- tischer Kolloidmasken • Untersuchungen zum Aufprägen von Vorzugsrichtungen bei Kolloidmasken durch Einsatz vorstrukturierter Substrate (Photo- und Elektronenstrahllithographie) • Untersuchung des Einflusses der Pulsdauer (Nanosekunden bis Femtosekunden) der verwendeten Laserstrahlung auf die Modifikation von Nanostrukturen Universität Ulm Festkörperphysik: Organische Chemie III: • Experimente zur Legierungsbildung • Selektive Isolation und organische in Nanoteilchen Funktionalisierung der metallde- korierten Elektroden • Untersuchungen zur Oberflächendif- fusion von Nanomustern • Entwicklung von Polymeren, die leichter rückstandsfrei abgebaut • Ionenbestrahlung von Nanoteilchen werden können

6. isotropes Sauerstoff-Plasma anisotropes O2/CHF3 - Plasma Erste AnwendungenI. Funktionalisierte Diamant Oberflächen: Elektronen Emitter

7. Au Diamant Plasma Gedreht um 60° Aufsicht

8. 8 min geätzt: hPillar=35 nm Nach 12 min: hPillar=46 nm. SEM 30° Nach 16 min: 60 nm

9. 300 keV Kr+ Au 10keV nach 1,5 ps 300 keV He+ Strahlenschaden bei Ionenbeschuß TRIM-Simulationen MD-Simulation (R.S. Averback) Thermal Spike

10. Kolloidale Masken REM - Aufnahme mit 15 nm AuIn2 bedampft Kugelgröße: 1,7 µm

11. Geordnete Nanostrukturen AFM-Aufnahme Scanbereich 2  2 µm², (Tapping) • Ablösen der Kugeln mit Chloroform oder Tesafilm • Ringe aus Surfactants

12. Bestrahlung geordneter Nanostrukturen AFM-Aufnahme Scanbereich 3  3 µm², Tapping-Mode • Bestrahlt mit 2  1014 Ar+ /cm² (300 keV, 90 K) • Wachstum an den Stellen der Ringe von symmetrischen Hügeln • Hügeln enthalten oberflächlich Gold, aber kein Kohlenstoff • Volumenzunahme bisher ungeklärt

13. Bestrahlung dünner AuIn2-Filme AFM-Aufnahmen, Filmdicke 5 nm unbestrahlt bestrahlt (2  1014 Ar+ / cm² 300 keV, RT) Scanbereich je 500  500 nm² , Contact-Mode

14. Veränderung der mittleren Korngröße Zunahme der lateralen Ausdehnung um 65%

16. Teilprojekt B2 5. Halbjahr Universität Konstanz • Untersuchungen zum Aufprägen von Vorzugsrichtungen bei Kolloidmasken durch Einsatz vorstrukturierter Substrate (AFM, Mikrokontaktstempeln) • Experimente zu laserinduzierten Phasenumwandlungen in Nanostrukturen Universität Ulm Festkörperphysik: Organische Chemie III: • Experimente zur Legierungsbildung • Entwicklung kombinierter Top-down/ in Nanoteilchen Bottom-up Verfahren für die Ab- scheidung metallischer Nanodrähte • Untersuchungen zur Oberflächendif- fusion von Nanomustern • Elektroless Deposition zum "Verschweißen" der Punktmuster • Ionenbestrahlung von Nanoteilchen aus organischer Lösung • Laserbestrahlung von Nanoteilchen

17. Teilprojekt B2 6. Halbjahr Universität Konstanz • Untersuchungen zur Kombination der verschiedenen Techniken der Kolloid- Lithographie zur Herstellung von komplexeren Nanostrukturen • Charakterisierung laserinduzierter optischer Eigenschaften von Nanostrukturen Universität Ulm Festkörperphysik: Organische Chemie III: • Experimente zur Legierungsbildung • Elektrische Kontaktierung der in Nanoteilchen Nanodrähte • Ionenbestrahlung von Nanoteilchen • Laserbestrahlung von Nanoteilchen

18. Bestrahlung mit leichten He+-Ionen AFM-Aufnahmen, Filmdicke 7 nm unbestrahlt bestrahlt (2  1016 He+ / cm² 300 keV, 93,4 K) Scanbereich je 500  500 nm² , Contact - Mode

19. Bestrahlung mit leichten He+-Ionen Zunahme der lateralen Ausdehnung um 9%