Herstellung und Charakterisierung von nanophotonischen Strukturen mit Hilfe fokussierter Ionenstrahlen

Nano- und Mikrostrukturen werden in der Optik als diffraktive Elemente und photonische Kristalle, oder auch in Form von Dünnschichten verwendet. Die Anwendung von fokussierten Ionenstrahlen bietet neue Bearbeitungsmöglichkeiten bei der Herstellung dieser Strukturen und ermöglicht faszinierende Einblicke für die Untersuchung von Struktur- und Materialeigenschaften. Mit dem Ionenstrahl kann nahezu jedes Material direkt und höchstauflösend bis in den Bereich von wenigen Nanometern (>10 nm) abgetragen werden. Somit werden keine weiteren Prozessschritte zur Erzeugung von Masken und anschließenden Ätzschritte benötigt, wie es bei den herkömmlichen Lithographiemethoden der Fall ist. Ebenso können kleine Oberflächen hochgenau poliert werden. Zur Charakterisierung von Materialien und Strukturen werden diese mit dem fokussierten Ionenstrahl scheibenweise im Querschnitt abgetragen. Dieser Blick ins Innere einer Probe erfolgt mit elektronen- und ionenoptischen Detektoren, die verschiedene Arten von Materialkontrastierung darstellen. Die Möglichkeiten dieser neuen Technologie stellen wir anhand von Anwendungsbeispielen aus unserer Forschungsarbeit im Bereich optische MEMS und Nanooptik dar.