Neue Materialien für die Optik auf Basis von Quantennanolaminaten
V2021 Vakuum & Plasma
13. Oktober
Dresden
2021
Type: Konferenzbeitrag
Abstract
Optische Filtersysteme spielen eine entscheidende Rolle in verschiedensten Bereichen wie Te-
lekommunikation, Biophotonik oder Astronomie.
Die spektrale Leistungsfähigkeit von Interferenzfil-
tern wird im Wesentlichen durch die Schichtrei-
henfolge und die verwendeten Materialien defi-
niert. Beide Faktoren sind natürlich nicht unab-
hängig voneinander. Betrachtet man das Entwick-
lungspotential von Material und Design, so wur-
den in den vergangenen Jahrzenten eine Vielzahl
an Materialien und unterschiedlichsten De-
signkonzepten untersucht. Dadurch haben sich
für die jeweiligen Anwendungen einige wenige
Materialien und Konzepte etabliert, die im Laufe
der Zeit zu höchster Reife geführt wurden. Trotz der hohen Qualität bestehen allerdings noch Diskrepan-
zen zwischen den Anforderungen und dem technologisch Möglichen. Daher müssen neue Konzepte ver-
folgt werden, die z.B. quantenmechanische Phänomene mit einbeziehen. Bei detaillierter Betrachtung
wird deutlich, dass die hohe Präzision, die in optischen Beschichtungen bereits heute erreicht ist, exzel-
lente Voraussetzungen bietet, derartige Ansätze umzusetzen. Das hier vorgestellte Konzept basiert auf
der gezielten Erzeugung von Quantisierungszuständen durch die Reduktion der räumlichen Ausdehnung
in einer Richtung. Dies in der Halbleiterelektronik etablierte Verfahren schien für die Übertragung auf
optische Beschichtungsmaterialien auf Grund der amorphen oder polykristallinen Grundstrukturen der
Beschichtungen in der Vergangenheit nicht möglich. Die Untersuchungen des Laser Zentrum Hannover
e.V. zeigen jedoch, dass die Quantisierungseffekte keineswegs an kristalline Strukturen gebunden sind.
Allerdings weichen physikalisch-technische Zielstellungen und Anforderungen deutlich von den Multi-
Quantum-Well-Strukturen der Halbleiterfertigung ab. Deshalb wurde die Bezeichnung quantisierende Na-
nolaminate eingeführt. Im Rahmen der Präsentation wird kurz auf die Grundlagen und den Herstellungs-
prozess von Quantennanolaminaten eingegangen. Der Fokus ruht dabei auf der Anwendung und insbe-
sondere darauf, wie Brechwert und Absorptionskante für ein gegebenes Materialsystem optimiert werden
können. Abschließend werden einige Beispiele für komplexere Anwendungen von quantisierenden Na-
nolaminaten präsentiert.