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Replikation von Gitterstrukturen für organische Festkörperlaser mittels Nanoimprintlithographie

05.12.2007

Die PTB ist seit mehreren Jahren in einem Verbundprojekt tätig, dessen Ziel die Entwicklung von organischen Festkörperlasern ist. Die Aufgabe der PTB besteht in der Herstellung von Gitterstrukturen, die als Resonator für die eigentlichen Laser benötigt werden. In den vergangenen Jahren konnten 
1-dimensionale, als auch 2-dimensionale Gitterstrukturen mit minimalen Dimensionen von unter 100 nm gefertigt und den Projektpartnern zur Verfügung gestellt werden. Die Resonatoren wurden dabei auf oxidierten Siliziumwafern hergestellt. In die vorhandene SiO2-Schicht wurde die Struktur mittels Elektronenstrahllithographie und Trockenätzprozess übertragen. Das Ziel der neuesten Arbeiten auf diesem Gebiet ist die Replikation der Gitterstrukturen durch Nanoimprintlithographie, wobei diese in einer engen Zusammenarbeit mit dem Institut für Hochfrequenztechnik der TU-Braunschweig durchführt wurden. Bei dem Nanoimprintprozess wird eine auf einem Stempel vorhandene Struktur auf ein Substrat übertragen. Die auf oxidierten Silizumwafern präparierten Gitterstrukturen werden dabei mit einem definierten Druck und bei einer bestimmten Temperatur in ein verformbares Substrat aus dem Polymer PMMA gepresst. Mit dem aufwendig durch Elektronenstrahllithographie hergestellten Stempel lassen sich so auf einfache Weise viele Resonatorstrukturen in PMMA Substrate übertragen. Insbesondere für den kommerziellen Einsatz von organischen Festkörperlasern bietet die kostengünstige und schnelle Herstellungsmethode entscheidende Vorteile. Als Beispiel für derartig abgeformte Strukturen sind 1-dimensionale Gitter mit Perioden von 300 nm und 110 nm in den Bildern dargestellt.

Bild 1:
Elektronenmikroskopaufnahme (REM) eines durch Nanoimprintlithographie abgeformten Liniengitters einer Gitterperiode von 300 nm.

Bild 2:
REM-Aufnahme eines 1-dim Liniengitters mit einer Gitterperiode von nur 110 nm, hergestellt durch Nanoimprintlithographie.