Neues Herstellungsverfahren für photonische Kristalle

Britische Wissenschaftler haben erstmals photonische Kristalle mit Hilfe der so genannten holographischen Lithographie hergestellt. Die neue Technik könnte die Herstellung großer photonischer Kristalle erheblich vereinfachen.

Ein Material, dessen Brechungsindex sich periodisch ändert, hat analog zur elektronischen Bandstruktur von Halbleitern eine photonische Bandstruktur. Nur Licht mit spezifischen Eigenschaften – einer durch die Kristalleigenschaften definierten Relation zwischen Frequenz, Wellenlänge und Ausbreitungsrichtung – kann sich im photonischen Kristall ausbreiten. Licht bestimmter Wellenlänge lässt sich also, bei geschickter Manipulation der photonischen Kristallstruktur, in einem solchen Kristall beliebig lenken. Damit der photonische Kristall auf Licht im sichtbaren Spektralbereich wirkt, muss der Gitterabstand seiner Kristallstruktur etwa der Wellenlänge des Lichtes entsprechen, also einige hundert Nanometer betragen.

Die Wissenschaftler um Andrew Tuberfield überlagerten vier Laserstrahlen in einem photempfindlichen Material. Das Interferenzmuster dieser Strahlen ergibt ein dreidimensionales Gitter; das photoempfindliche Material härtet an den Orten hoher Laserintensität aus. Das nicht ausgehärtete Material wird anschließend durch Lösungsmitel ausgewaschen und die Hohlräume werden mit einem Material, das eine hohen Brechungsindex besitzt, ausgefüllt. (wst)