Nanoimprint Lithography Patterning for Perovskite Based Lasers

Titel in Übersetzung: Strukturierung mittels Nanopräge-Lithografie für Perowskit-basierte Laser

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

In dieser Arbeit wird Nanopräge-Lithografie (nanoimprint lithography, NIL) als möglicher Prozess zur Herstellung von eindimensionalen Distributed Feedback (DFB) Resonatoren zweiter Ordnung für Perowskit basierte Dünnschichtlaser untersucht. Der Hauptfokus liegt hierbei auf dem Perowskit Methylammoniumbleiiodid (CH3NH3PbI3, MAPbI3). Gitter-Resonatoren werden durch einen All Solution-Prozess hergestellt und mittels optischer Multispektral-Analyse, Elektronenmikroskopie als auch Simulationen evaluiert. Optisch angeregtes Lasing von MAPbI3 mit einem in UV-NIL Technik hergestelltem Gitter wird demonstriert, welches niedrige Schwellenwerte (~80µJ/cm²) und Linienbreiten (<0.1nm) aufweist. Die Identifikation von Lasing gegenüber anderen in diesem Kontext auftretenden Phänomenen wie verstärkter spontaner Emission (ASE) oder Random Lasing (RL) wird durch Analyse der Emissionswinkel, der Translationsinvarianz und des Fernfeldes unterstützt. Während den Untersuchungen wird festgestellt, dass eine Anregung in Linienform parasitäre Verluste durch ASE minimieren kann. Keine gitterfreien Bereiche sollten angeregt werden, um den Einfluss von RL einzuschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass ¿Coupled Wave Theory¿ für einen schlüssigen Nachweis von Lasing nötig ist, was aber den Rahmen dieser Arbeit übersteigen würde. Durch Untersuchung unterschiedlicher Prozessparameter wie Aushärtezeiten und temperaturen wird gezeigt, dass die Aushärtung schonend genug sein muss, um den Perowskiten nicht zu schädigen, aber stark genug, um angemessene Adhäsion und Strukturtransfer zu gewährleisten. Die Trockenätzung für die Herstellung von Hauptstempeln für NIL wird überarbeitet. Dazu werden Ätzparameter variiert und die daraus folgenden Gitterstrukturen durch Querschnittsanalyse im Rasterelektronenmikroskop (XSEM) untersucht. Die Arbeit belegt, dass die UV-NIL-Routine Gitter erzeugen kann, die Lasing hervorrufen. Die aufgetretenen Adhäsionsprobleme zeigen Verbesserungs- und Forschungsmöglichkeiten in ähnlichen Dünnschichtsystemen auf. Der erhöhte Durchsatz und die Minimierung des Einsatzes teurer Lithografieanlagen ermöglichen schnelle und günstige Herstellung vieler Proben, und könnte die Forschung im Gebiet von Perowskit-Verstärkermedien erleichtern und beschleunigen.
Titel in ÜbersetzungStrukturierung mittels Nanopräge-Lithografie für Perowskit-basierte Laser
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Goldberg, Iakov, Betreuer (extern), Externe Person
  • Teichert, Christian, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung31 März 2023
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 28-02-2024

Schlagwörter

  • Laser
  • Nanopräge-Lithografie
  • Perowskite
  • Perowskit-Laser
  • DFB
  • Dünnschicht
  • Spin-Coating
  • Photonics

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