Kohärente Röntgenquelle zur Erzeugung und Charakterisierung von Nanostrukturen

Motivation für das Verbundvorhaben KORONA, einer Kooperation zwischen dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) und dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT), ist der Bedarf an Werkzeugen zur Analyse und Erzeugung von Strukturen im Nanometer-Bereich. Industrietaugliche kompakte kohärente XUV-Strahlungsquellen würden viele Bereiche in Wissenschaft und Forschung revolutionieren und neue Massenmärkte in der Medizin, Nanotechnologie und Analytik eröffnen. Die Bündelung der Kompetenzen des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik in KORONA schafft neue Voraussetzungen dafür, die am MPQ entwickelten Technologien für die Erzeugung kurzwelliger kohärenter Strahlquellen für wissenschaftliche und kommerzielle Anwendungen zu nutzen.

Technologietreiber ist vor allem die Halbleitertechnik: die Fertigung von Prozessoren mit Strukturgrößen von 65 nm ist Stand der Technik, die Serien-Fertigung von 45 nm Strukturen ist für Anfang 2009 angekündigt. Die EUV Lithographie wird schon in wenigen Jahren noch kleinere Strukturen bis hinunter zu 32 nm ermöglichen. Aus diesem Grund besteht neben der Entwicklung von inkohärenten EUV Hochleistungsquellen für die EUV Lithographie ein dringender Bedarf an kurzwelligen, kohärenten Strahlquellen für die Metrologie, die Analyse und die Erzeugung von Teststrukturen im Nanometer-Bereich.

Weitere wissenschaftliche Anwendungen liegen in der Frequenzkammspektroskopie. Die Erweiterung der Präzisionsspektroskopie in den XUV-Spektralbereich ermöglicht die Untersuchung von bis dato unzugänglichen atomaren Übergängen. Die präzise Vermessung dieser Übergangsfrequenzen verspricht vielfältige fundamentale Erkenntnisse, z.B. in der Überprüfung der Validität der Quantenelektrodynamik. Besonders interessant ist hier der 1S-2S 2-Photonen-Übergang in He⁺, der bei etwa 60 nm liegt.

Das MPQ – insbesondere die Abteilungen Laserspektroskopie (Prof. T.W. Hänsch) und Attosekunden – und Hochfeldphysik (Prof. F. Krausz) – bringt vor allem seine Kompetenzen in der Femtosekunden-Oszillatortechnologie, der Erzeugung kohärenter Röntgenstrahlung mittels hoher Harmonischer in sogenannten Überhöhungs-Resonatoren, der Pulskompression in das „few cycle-Regime“ sowie dem Einsatz dieser Strahlung für experimentelle Untersuchungen in der Grundlagenforschung ein. Die relevanten Kompetenzen des ILT liegen in der Entwicklung von Hochleistungs-fs-Lasern als Strahlquellen für die Überhöhungsresonatoren, der Entwicklung industrienaher Prototypen und dem Einsatz von XUV / EUV Strahlung mit Wellenlängen im Bereich 2-60 nm in kommerziellen Systemen für Messtechnik und Lithografie. Am ILT ist die Abteilung Festkörper- und Diodenlaser (D. Hoffmann) an KORONA beteiligt.  




Das im Mai 2008 gestartete Projekt wird mit insgesamt 2,1 Mio. Euro aus einem Fond unterstützt, der von beiden wissenschaftlichen Gesellschaften zur Förderung von strategischen Kooperationen zwischen den jeweiligen Instituten eingerichtet wurde.

Siehe auch Pressemitteilung Juli 2008

• weitere Informationen zur Abteilung Festkörper- und Diodenlaser

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