| dc.contributor.advisor | Simon, Peter Dr. | |
| dc.contributor.author | Oltmanns, Jens | |
| dc.date.accessioned | 2023-03-15T15:53:34Z | |
| dc.date.available | 2023-03-22T00:50:09Z | |
| dc.date.issued | 2023-03-15 | |
| dc.identifier.uri | http://resolver.sub.uni-goettingen.de/purl?ediss-11858/14577 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-9790 | |
| dc.format.extent | 131 | de |
| dc.language.iso | eng | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 530 | de |
| dc.title | Investigation of laser-induced structures on metal surfaces produced via two-beam and laser-plasmon interference | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.contributor.referee | Egner, Alexander Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2022-12-09 | de |
| dc.subject.gok | Physik (PPN621336750) | de |
| dc.description.abstractger | Mithilfe periodischer Strukturen lassen sich die Eigenschaften einer Oberfläche vielfältig
verändern, dabei hängt es stark von der Art der Strukturen ab, welche Eigenschaften
die Materialoberfläche annimmt.
In dieser Arbeit geht es um die Erzeugung von periodischen Strukturen auf Metalloberflächen
mit Hilfe von Ultrakurzpulslasern. Dabei werden sowohl deterministische
Strukturen durch Überlagerung miteinander interferierender Strahlen, wie auch
Rippelstrukturen (eng. Laser-induced periodic surface structures, LIPSS) durch eine
einfache Bestrahlung, generiert.
Im Folgenden wird auf beide Methoden eingegangen und die Eigenschaften der jeweils
erzeugten Strukturen untersucht. Dabei werden externe Parameter wie die
Wellenlänge des Lichts, die Pulsdauer, die Energieverteilung, als auch das Umgebungsmedium
variiert und die Veränderungen der Strukturen untersucht.
Zusätzlich werden die Ergebnisse mit Simulationen verglichen, um die zugrundeliegenden
Prozesse der Strukturierung besser zu verstehen.
Unter festen und flüssigen transparenten Deckschichten unterschiedlicher Dicke wurden
Strukturen auf Gold durch Zweistrahlinterferenz erzeugt. Dabei wurde ein Femtound
ein Pikosekundenlaser verwendet. Es zeigt sich, dass Strukturen unter einer
transparenten Deckschicht eine geringere Höhe der Strukturen und weniger Debris
aufweisen. Für den Femtosekunden-Puls unter flüssiger Deckschicht zeigte sich eine
inhomogene Strukturverteilung, was auf die Entstehung einer Druckblase in der
Deckschicht zurückgeführt werden kann, die die entstehenden Strukturen nach unten
und zur Seite. Bei Pikosekunden-Pulsen und bei fester Deckschicht bildeten sich
homogene Strukturen.
Ebenfalls wurden mit Femtosekunden-Pulsen unterschiedlicher Wellenlänge (UV,
grün, IR) Rippelstrukturen auf Gold erzeugt, auch hier mit und ohne transparente
Deckschicht. Es zeigt sich, dass die Eigenschaften der erzeugten Strukturen gut
mit der Plasmonentheorie erklärbar sind, was einen weiteren Hinweis dafür liefert,
dass LIPSS als Ergebnis einer Interferenz zwischen SPP und dem einfallenden Licht
entstehen. Außerdem wird eine Methode vorgestellt, um die Höhenverteilung der
Strukturen zu verändern. | de |
| dc.description.abstracteng | Periodic surface structures can change the properties of material surfaces. The obtained
various functionalities strongly depend on the type of the specific structures.
This work deals with the generation of periodic structures on metal surfaces using
ultrashort pulse lasers. Both, deterministic structures by superposition of mutually
interfering beams, as well as ripple structures (laser-induced periodic surface
structures, LIPSS) by a single beam irradiation, are generated and the resulting
structures are evaluated.
The parameters such as the wavelength of the laser, the pulse duration, the fluence
distribution and the surrounding medium are changes in the experiments and the
changes in the structures analysed.
In addition, the experimental findings are compared to simulation results to understand
the fundamental processes of the structure formation.
Structures were obtained using single pulse interference patterning on gold under
solid and liquid confinement layers with different thicknesses. Femtosecond and picosecond
laser pulses are used. The structures forming under the confinement layer
have a smaller height and less debris. The height distribution under the liquid confinement
layer are inhomogeneous when using the femtosecond pulse, attributed to a
pressure bubble in the confinement layer, which is pushing the developing structures
down- and sidewards. But with the picosecond pulse and under the solid layer the
structures are homogeneous.
LIPSS were produced on a gold surface using femtosecond pulses at different wavelengths
(UV, green, IR), also with and without a confinement layer. The measured
properties of the structures are in accordance with those predicted by the plasmonic
theory, thus providing further evidence that LIPSS emerge as a result of interference
between SPP and the incoming light. Furthermore, a method of controlling
the structure heights is presented. | de |
| dc.contributor.coReferee | Hofsäss, Hans Christian Prof. Dr. | |
| dc.subject.eng | LIPSS | de |
| dc.subject.eng | laser-induced periodic surface structures | de |
| dc.subject.eng | surface structuring | de |
| dc.subject.eng | plasmon | de |
| dc.subject.eng | laser | de |
| dc.subject.eng | two-beam interference | de |
| dc.subject.eng | confinement layer | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-ediss-14577-1 | |
| dc.affiliation.institute | Fakultät für Physik | de |
| dc.description.embargoed | 2023-03-22 | de |
| dc.identifier.ppn | 1839331216 | |
| dc.notes.confirmationsent | Confirmation sent 2023-03-16T06:15:01 | de |