Drahtgitterpolarisatoren für Anwendungen im UV-Spektralbereich

Weber, Thomas

Die Zielstellung der Arbeit war die Entwicklung von breitbandigen, strukturierbaren Drahtgitterpolarisatoren mit einer optischen Funktion bis einschließlich einer Wellenlänge von 193 nm. Diese unterteilt sich in die Teilaufgaben design der geometrischen Gitterparameter, Materialauswahl und Einführung einer Technologiekette zur Herstellung der Elemente. Unter der Berücksichtigung technologischer Rahmenbedingungen hat sich gezeigt, dass Gitterperioden von 100 nm kombiniert mit einer Steghöhe von über 100 nm für eine adäquate Funktion im UV-Bereich realisiert werden müssen. Nach der Analyse verschiedener Materialien haben sich die Metalle Iridium und Wolfram sowie die Halbleiter Silizium und Titandioxid als geeignete Gittermaterialien herausgestellt. Aufbauend auf den Überlegungen zum Gitterdesign wurde ein Double-Patterning-Verfahren für die Herstellung von Drahtgitterpolarisatoren mit einer Periode von 100 nm und einer Steghöhe von etwa 150 nm aus den gewählten Gittermaterialien eingeführt. Dafür wurde der Einfluss von möglichen technologisch bedingten Abweichungen von einer idealen binären Gitterstruktur auf die optische Funktion theoretisch untersucht. Die Erzeugung einer Überperiode durch die nicht äquidistanten Abstände der Gitterstege, die Facettierung der Gitterstege, das Anätzen des Substrates und die Verunreinigung des Gittermaterials durch die Bildung einer Oxid- oder Mischschicht führt zu einer Verkleinerung des berechneten Polarisationskontrastes um eine Größenordnung. Im Rahmen der Arbeit konnten verschiedene Polarisatoren realisiert werden. Dazu zählen ein breitbandiger temperaturstabiler Iridiumpolarisator sowie ein Wolframpolarisator, der erstmalig eine breitbandige optische Funktion bis zu einer Wellenlänge von 193 nm zeigt. Polarisatoren auf Basis der Halbleiter Silizium und Titandioxid sind auf eine spektrale Bandbreite von 100 nm begrenzt und zeigen ihre optische Funktion um 365 nm beziehungsweise 248 nm.

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Weber, Thomas: Drahtgitterpolarisatoren für Anwendungen im UV-Spektralbereich. 2014.

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