In-situ-Modifikation ferroelektrischer Domänen in optischen Wellenleitern mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie

• Antragsteller: Professor Dr. Lukas M. Eng
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5217506

Neue Entwicklungen der Rasterkraftmikroskopie ermöglichen die Analyse und Manipulation ferroelektrischer Domänen in epitaktischen Schichten aus BaTiO3 mit 30 nm Auflösung. Mit Hilfe der gepulsten Laser-Deposition ist es kürzlich gelungen, epitaktische BaTiO3-Schichten auf verschiedenen Substraten aufzuwachsen und ihre Eignung für verlustarme optische Wellenleiter nachzuweisen. Inzwischen sind auch erste Streifenwellenleiter in Rippenform, Y-Verzweiger und Mach-Zehnder-Bauelemente hergestellt worden. In allen Fällen werden die optischen Eigenschaften wesentlich von der Domänenstruktur im Material beeinflußt.Die Rasterkraftmikroskopie soll nun eingesetzt werden, um die Domänenstrukturen an lasterablatierten und naßchemisch gewachsenen dünnen ferroelektrischen Filmen zu analysieren. Zudem soll erforscht werden, inwieweit Domänen gezielt manipuliert werden können. Die Rasterkraftmikroskopie ermöglicht dabei auch das Einschreiben von nanoskaligen Strukturen. Außerdem ist geplant, diese Nanostrukturen in-situ optisch zu untersuchen, wobei Licht aus Glasfasern in die Wellenleiter eingekoppelt und zusätzlich die optische Nahfeldmikroskopie zur Analyse eingesetzt wird. Wir erwarten Erkenntnisse über die Dynamik einzelner Domänen sowie Aussagen über deren Stabilität. Ebenfalls sind Informationen über die kohärente und inkohärente Lichtstreuung an Domänenstrukturen ableitbar. Daraus werden auch Abschätzungen über die Anwendbarkeit ferroelektrischer Wellenleiter in integriert-optischen Schaltern möglich sowie über die domäneninduzierten nicht-linearen Effekte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen