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Zusammenfassung:
Ein Kernziel der Nanophotonik ist die Lokalisation von Licht mithilfe
von Strukturen, die kleiner sind als die Lichtwellenl¨
ange, um neuartige
lichtbasierte Technologien zu entwickeln. Optische Polaritonen stellen
einen Weg dar, das konventionelle Brechungslimit zu umgehen, Licht zu
lokalisieren und die damit einhergehenden starken Feld¨
uberh¨
ohungen zu
erzeugen. Zu diesem Zweck wurden in den vergangenen Jahrzehnten
Ober߬
achenplasmon-Polaritonen(engl. Surface Plasmon Polaritons, SPPs)
ausgiebig studiert. Diese SPPs k¨
onnen in Edelmetallober߬
achen angeregt
werden, sind durch ihre kurze Lebenszeit jedoch stark limitiert. Eine in
dieser Arbeit verwendete Alternative mit deutlich l¨
angerer Lebenszeit stellen
Ober߬
achenphononen-Polaritonen (engl. Surface Phonon Polaritons, SPhPs).
SPhPs sind gekoppelte Moden aus Phononen und Photonen. Diese Moden
werden an der Ober߬
ache von einem polaren Dielektrikum mithilfe von
Infrarotstrahlung angeregt. Fokus dieser Arbeit liegt auf der Anregung
solcher SPhPs in der Ober߬
ache eines Siliciumcarbidkristalls (SiC) mithilfe
eines auf der Ober߬
ache installierten Gitters. Hierbei dient das Gitter dazu,
der eingehenden Strahlung zus¨
atzlichen Impuls parallel zur Ober߬
ache zu
geben. Aufgrund der Dispersion des SPhPs kann nur durch diesen Impulsstoß
Licht eingekoppelt werden. In dieser Arbeit wird der Einfluss verschiedener
Gitterparameter auf die Kopplungseffizienz von infrarotem Licht an das
SPhP untersucht. Zu diesem Zweck wurden Simulationen f¨
ur ein Gitter
aus reinem SiC und einem Goldgitter durchgef¨
uhrt. Um die Validit¨
at der
Simulationsergebnisse zu untersuchen wurden im Rahmen dieser Arbeit
zwei solche Gittersysteme vermessen. Das reine SiC-Gitter wurde am
ZELMI-Institut der Technischen Universit¨
at Berlin mit einem fokusierten
Ionenbeam hergestellt. Das Goldgitter wurde in einer Kollaboration mit
der Gruppe von Prof. Dr. M¨
unzenberger an der Universit¨
at Greifswald
produziert. Als infrarote Lichtquelle zur Anregung der Moden diente der
Freie Elektronenlaser des Fritz-Haber Institutes. Aus den Messergebnissen
lies sich schlussfolgern das es m¨
oglich war SPhPs mit beiden Gittersystemen
anzuregen. Weiterhin zeigten die Messergebnisse gute
¨
Ubereinstimmung
mit den Simulationensergebnissen. Im Falle des Goldgitters zeigte sich das
Ausbilden einer hybriden SPP-SPhP Mode welche Gegenstand neuer Unter-
suchungen werden k¨
onnte. Diese Arbeit vermittelt somit ein grundlegendes
Verst¨
andnis ¨
uber den Einfluss der verschiedenen Gitterparameter auf die
Kopplungseffizienz, zeigt das SPhP Anregung in der SiC-Oberfl¨
ache auch mit
anderen Gittermaterialien m¨
oglich ist und erm¨
oglicht somit die Entwicklung
neuartiger Gittersysteme die sich hybride SPP-SPhP Moden zunutze machen.
