Zeitaufgelöste Ellipsometrie

Ellipsometrie ist ein anerkanntes optisches Verfahren zur Bestimmung des komplexen Brechungsindex ñ = n + i · k von Substraten oder Schichtsystemen. Wird ein Ellipsometer mit einem Ultrakurzpulslaser kombiniert, so können mittels der Anrege-Abfrage-Technik (Pump-Probe) Laserprozesse mit einer zeitlichen Auflösung von wenigen 50 Femtosekunden vom Femtosekunden- bis in den Nanosekundenbereich beobachtet werden. Das am Laserinstitut Hochschule Mittweida aufgebaute System erlaubt Oberflächen mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung anzuregen (Wellenlängenbereich der Pumpstrahlung: 250 nm bis 20 µm) und diese spektroskopisch bei diskreten Wellenlängen (Wellenlängenbereich der Optiken: 350 bis 1.000 nm) abbildend und bei verschiedenen Einfallswinkeln ellipsometrisch zu untersuchen. Die Ortsauflösung beträgt dabei etwa 1 µm.

Aktuell werden am LHM mit Hilfe dieses Setups zwei Hauptforschungsgebiete verfolgt. Zum einen wird der Anregungs- und Ablationsprozess von Metallen nach Bestrahlung mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung charakterisiert. Dabei kann direkt beobachtet werden, wie die Elektronen des Materials angeregt werden, anschließend die Energie an das Gitter übertragen und schließlich durch bspw. Spallation oder Phasenexplosion das Material ablatiert wird. Zum anderen werden die linearen und nichtlinearen Anregungsprozesse bei der Wechselwirkung von mid-IR (mittleres Infrarot) Laserstrahlung mit organischer Materie untersucht. Der Wellenlängenbereich im mittleren Infrarot bietet ein bisher kaum erforschtes Parameterfenster zum Bearbeiten organischer elektronischer Bauelemente.

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Kristallisationsmechanismen von CoFeB-basierten TMR-Schichtstapeln bei Laser-Annealing

Laufzeit: 2019 - 2021
Förderung: DFG
Projektpartner:
  • TU Chemnitz, Frau Prof. Salvan
  • Fraunhofer ENAS Chemnitz, Herr Prof. Schulz
Projektleitung: Prof. Dr. rer. nat. habil. A. Horn

 

Entwicklung innovativer Lasertechnologien für die sächsische Wirtschaft (Eila-Sax)

Laufzeit: 2018 - 2021
Förderung: SMWK / EU (ESF Nachwuchsforschergruppe)
Projektpartner:
  • Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. H. Exner
  • Prof. Dr. rer. nat. habil. A. Horn
  • Prof. Dr. rer. nat. S. Weißmantel
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. U. Löschner
Webseite: www.laser.hs-mittweida.de/institut/projekte/eila-sax.html

 

Entwicklung von Produkt- und Prozessinnovationen HSMW 2017, TP1: Prozessverständnis und -parameter zum schädigungsarmen und selektiven Abtragen dünner organischer Schichten der organischen Elektronik (OE) durch resonante und zwei-Photonen-resonante Anregung

Laufzeit: 2017 - 2019
Förderung: SMWK
Projektpartner:
Projektleitung: Prof. Dr. rer. nat. habil. A. Horn

 

Ultrapräzisions-Laserbearbeitung (UltraLas)

Laufzeit: 2015 - 2019
Förderung: SMWK / EU (ESF Nachwuchsforschergruppe)
Projektpartner:
  • Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. H. Exner
  • Prof. Dr. rer. nat. habil. A. Horn
  • Prof. Dr.-Ing. U. Löschner
Projektleitung: Prof. Dr. rer. nat. S. Weißmantel
Webseite: www.laser.hs-mittweida.de/institut/projekte/ultralas.html
A. Horn, T. Pflug, P. Lungwitz, M. Olbrich:
Ultrakurzpuls Lasermesstechnik in der Lasermikromaterialbearbeitung,
In: Innovative Verfahren der Lasermaterialbearbeitung, 12. Jenaer Lasertagung, DVS-Berichte Band 367, Düsseldorf: DVS Media, 2021, ISBN: 978-3-96144-132-7, S. 247

O. Herrfurth, T. Pflug, M. Olbrich, M. Grundmann, A. Horn, R. Schmidt-Grund:
Femtosecond-time-resolved imaging of the dielectric function of ZnO in the visible to near-IR spectral range,
In: Applied Physics Letters 115 (2019), S. 212103

T. Pflug, M. Olbrich, A. Horn:
Dynamik des komplexen Brechungsindexes von Gold nach Anregung mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung,
In: Scientific Reports, 11. Mittweidaer Lasertagung 1/2019, S. 177-180

M. Olbrich, T. Pflug, P. Lungwitz, A. Horn:
Modellierung und zeitaufgelöste Messung des Abtrages von Goldschichten unterschiedlicher Schichtdicke durch ultrakurz gepulster Laserstrahlung,
In: Scientific Reports, 11. Mittweidaer Lasertagung 1/2019, S. 45-49

T. Pflug, M. Olbrich, A. Horn:
Surface Modifications of Poly(methyl methacrylate) Induced by Controlled Electronic and Molecular Vibrational Excitation Applying Ultrafast Mid-IR Laser Radiation,
In: The Journal of Physical Chemistry C 123 (2019), Nr. 33, S. 20210-20220

T. Pflug, J. Wang, M. Olbrich, M. Frank, A. Horn:
Case study on the dynamics of ultrafast laser heating and ablation of gold thin films by ultrafast pump-probe reflecotmetry and ellipsometry,
In: Applied Physics A 124 (2018), Nr. 2, S. 190

T. Pflug, M. Olbrich, M. Frank, A. Horn:
Untersuchung der dynamischen Prozesse beim Erwärmen und Abtragen dünner Goldschichten nach Anregung mit ultrakurz gepulster Strahlung,
In: Scientific Reports, 10. Mittweidaer Lasertagung 2/2017, S. 119-122

M. Olbrich, M. Frank, T. Pflug, A. Horn:
Vergleich verschiedener physikalischer Modelle zur Beschreibung der polarisationsabhängigen Reflektometrie und Ellipsometrie,
In: Scientific Reports, 10. Mittweidaer Lasertagung 2/2017, S. 111-114

T. Pflug, M. Frank, T. Pahlig, M. Olbrich, A. Horn:
Konzeption und Aufbau eines orts- und zeitaufgelösten Ellipsometers zur Laser-Prozessanalyse,
In: Scientific Reports, 18. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz (NWK) 1/2017, S. 94-99

Anfragen
Forschungsgruppenleiter
Prof. Dr. rer. nat. habil. Alexander Horn
Tel.: +49 (0) 3727 / 58-1069
Fax: +49 (0) 3727 / 58-21069
eMail: horn4(at)hs-mittweida.de