Mögliche Prozessgeometrien für die Laserbearbeitung von dünnen Schichten auf einem Träger durch ein fokussierendes Element. a Substrat-Geometrie: Der Laserstrahl trifft auf die Grenzfläche Luft/Schicht. b Superstrat-Geometrie: Der Laserstrahl wird durch den transparenten Träger auf die Grenzfläche Träger/Film fokussiert. (aus J. Bonse, J. Krüger, Applied Physics A 129 (2023) 14, publiziert unter der Creative Commons - CC BY - 4.0 Lizenz).
Quelle: BAM, Fachbereich Grenzflächenprozesse und Korrosion
Anlässlich des 50-jährigen Bestehens der Zeitschrift Applied Physics, die seit 1981 als Applied Physics A (Solids and Surfaces) und Applied Physics B (Photophysics and Laser Chemistry) erscheint, wurden in einer Sonderausgabe eingeladene Beiträge zusammengestellt, die von Trägern des Julius-Springer-Preises für Angewandte Physik, Autoren der meistzitierten Beiträge und ehemaligen sowie derzeitigen Herausgebern stammen. Es ist erfreulich, dass eine derartige Einladung an Jörn Bonse und Jörg Krüger aus der BAM ausgesprochen wurde, mit der hoch zitierte Artikel in Applied Physics A gewürdigt wurden, u.a. eine Publikation aus dem Jahr 2002, die inzwischen zu den zehn meistzitierten in Applied Physics A zählt.
Das moderne Leben und die globale Kommunikation wären ohne technologisch maßgeschneiderte dünne Schichten nicht möglich; sie sind allgegenwärtig und das täglich. In den meisten Fällen werden die Schichten in einem Verarbeitungsschritt vollständig auf den Trägersubstraten abgeschieden. In einigen Fällen muss die partielle Entfernung oder Modifikation jedoch lokal, d.h. ortsgesteuert und materialselektiv durch einen zusätzlichen Laserbearbeitungsschritt erfolgen. Hierfür bieten ultrakurze Laserpulse mit Dauern im Femtosekunden- und Pikosekundenbereich einzigartige Vorteile und Möglichkeiten in industriell skalierbaren Systemen. Der für die Sonderausgabe eingeladene und frei zugängliche Review-Artikel gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Forschung und den entsprechenden industriellen Transfer im Zusammenhang mit der Strukturierung von dünnen Schichten mit ultrakurz gepulsten Lasern. Er konzentriert sich auf die einschlägigen historischen Entwicklungen, zeigt die relevanten physikalischen und chemischen Effekte auf, lotet die Grenzen aus und diskutiert ausgewählte industrielle und wissenschaftliche Anwendungen.
Eine der Abbildungen des Übersichtsartikels wurde durch das Journal auch als Front-Cover der Januar 2023 Ausgabe von Applied Physics A ausgewählt. Dieses zeigt ein Beispiel des erfolgreichen Einsatzes ultrakurzer Laserpulse für die Herstellung von speziellen Mikrokonzentrator Solarzellen, ein Verfahren welches in Zusammenarbeit mit Partnern aus dem Leibniz-Institut für Kristallzüchtung Berlin und der Universität Duisburg-Essen im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Drittmittelprojektes entwickelt wurde.
Zu solchen und ähnlichen Themen der Laser-Materialbearbeitung findet im Mai/Juni 2023 und organisiert unter Führung der BAM in Straßburg (Frankreich) ein Fachsymposium mit dem Motto “Making light matter: lasers in material sciences and photonics” statt. Das Symposium ist Teil der traditionellen Frühjahrstagung der European Materials Research Society und als solches das älteste seiner Art in Europa. Es bringt alljährlich Wissenschaftler und Ingenieure aus der Forschung in Bereichen der Laser-Materialbearbeitung und Materialwissenschaften mit Experten aus der Industrie und fachlich Interessierten zusammen.
Symposium L “Making light matter: lasers in material sciences and photonics”, 2023 Spring Meeting of the European Materials Research Society, 29.05. – 03.06.2023, Strasbourg, FranceStructuring of thin films by ultrashort laser pulses
Jörn Bonse, Jörg Krüger
Veröffentlicht in Applied Physics A, Vol. 129, Aufsatznummer 14, Seiten 1-38, 2023, Open Access
BAM Abteilung Materialchemie
BAM Fachbereich Grenzflächenprozesse und Korrosion