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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Untersuchungen zur Laserstrukturierung von spintronischen Schichtstapeln. Die Strukturierung erfolgt dabei mittels UVLaserstrahlung einer Wellenlänge von 355 nm und einem direktschreibenden Verfahren. Um die notwenigen Laserfluenzen für die Strukturierung abzuschätzen werden Untersuchungen zur Abtragsschwelle des Schichtstapels gemacht. Es wurden die Einflüsse der Laserparameter auf die Bearbeitungsqualität und die erreichbaren Strukturbreiten experimentell untersucht. Die Laserstrukturierung soll die Funktionalität des spintionischen Schichtstapels nicht beeinflussen, das wurde durch eine Nano-Moke Messung überprüft.
This thesis investigated the generation of laser induced periodic surface structures (LIPSS) using femtosecond laser irradiation at a central wavelength of 775 nm.
The metals stainless steel and copper as well as a semiconducting thin film, ITO on glass substrate were investigated. The impact of the processing parameters was studied for single and multiple pulse irradiation to determine the ablation threshold of the materials
and the different types of LIPSS. These observations allowed the optimisation of area structuring with regards to processing speed and LIPSS quality.
The feasibility of the LIPSS generation in dynamic, real time polarisation control was then explored. By using a fast response, liquid-crystal polarisation rotation device, the direction of the linear polarisation of the laser beam could be dynamically controlled and synchronised to the scanning during laser processing. As a result, a range of complex micro- and nano-scale patterns with orthogonal direction of LIPSS were created. The samples were analysed using optical and electron microscopy. The orientation of the LIPSS was determined also from detection of light diffracted by the LIPSS.
Finally, two applications of large area LIPSS patterning were demonstrated, information encoding on metals and periodic structuring of a thin film conducting oxide for solar cells.
Die Oberflächenrauheit beeinflusst wesentlich die Eigenschaften, Funktionalität und die visuelle Erscheinung von Werkstücken. Deshalb wurde das Hochrate-Laserglätten an Edelstahl X5CrNi18/10 (1.4301) untersucht. Die Stahlbleche wurden vor der Bearbeitung sandgestrahlt, dadurch konnte eine homogene, raue Oberfläche erzeugt werden. Die Oberflächenrauheit des Ausgangsmaterials betrug Sa = 0.42 μm. Durch die Kombination eines 5 kW Multimode Faserlasers mit einer ultraschnellen Strahlablenkung mittels Polygonscanner können sehr hohe Geschwindigkeiten und damit hohe Flächenraten umgesetzt werden. Durch das Laserglätten konnte eine minimale Oberflächenrauheit von Sa = 0.11 μm erzielt werden, was einer Verbesserung der Oberflächenrauheit von 74% entspricht. Die Flächenrate für die Bearbeitung betrug dabei 800 cm²/min
Die Oberflächenrauheit beeinflusst wesentlich die Eigenschaften und Funktionalität von Werkstücken. Außerdem hat die Rauheit einen entscheidenden Einfluss auf die visuelle Erscheinung von Oberflächen. Deshalb wurde das Laserglätten von Edelstahl X5CrNi18/10 (1.4301) untersucht. Durch die Kombination eines 10 kW – Monomode Faserlasers mit einer ultraschnellen Strahlablenkung mittels Polygonscanner können sehr hohe Geschwindigkeiten und damit sehr hohe Flächenraten umgesetzt werden. Damit konnten industrierelevante Prozesszeiten erreicht werden. Durch die Oberflächenbehandlung wurde die Ausgangsrauheit von Sa = 0,22 μm auf ~0,10 μm um ~ 55% reduziert. Es wurde eine Flächenrate von bis zu 14.190 cm²/min erreicht.
