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54 KAPITEL 3. EXPERIMENTELLE METHODEN Abbildung 3.9: a) Aufbau zur photoinduzierten Gittererzeugung unter dem Einfluss einer Korona- Entladung. b) Schaltplan zur Erzeugung der positiven Korona-Entladung. 3.2.6 Rasterkraftmikroskopie Eine dreidimensionale Darstellung der Oberflächentopographie von nahezu beliebigen Ma- terialien wird durch das Rasterkraftmikroskop ermöglicht. Die Visualisierung basiert auf Messung der Wechselwirkungskräfte zwischen Probenoberfläche und verwendeter Sonde, die zeilenartig die Oberfläche abrastert. Als Sonde wird eine durch Ätztechniken speziell präparierte Messspitze verwendet, die sich an einem Ende einer im Mittel 200 × 50 µm großen Biegefeder befindet. Die Spitze verjüngt sich zu ihrem Ende hin auf eine Breite von nur wenigen Atomen, so dass deren Krümmungsradius meist kleiner als 15 nm ist. Je nach Betriebmodi wechselwirkt das Spitzenende während der Messung durch kurz- oder langreichweitige Kräfte mit der Probenoberfläche, wie z.B. van-der-Waals oder elektro- statische Kräfte [91, 92, 93]. In dieser Arbeit erfolgt die Untersuchung der Azopolymere an einem Rasterkraftmikro- skop der Firma Quesant im sog. Wellen-Modus (wave-mode) [94]. Ein Piezoelement er- zeugt hierbei eine externe periodische Kraft und regt damit die Biegefeder zu Schwin- gungen nahe seiner Resonanzfrequenz an. Die Schwingungsamplitude wird mittels eines Lasers gemessen, der von der Oberseite der Biegefeder reflektiert und von einer Photodi- ode detektiert wird. Bei Wechselwirkung mit den Oberflächenatomen verändert sich die Schwingungsfrequenz der Messspitze, so dass deren Amplitude gedämpft wird. Ein com- putergesteuerter Regelkreis versucht nun die ursprüngliche Dämpfung wieder herzustel- len, indem der Abstand zwischen Sonde und Oberfläche verändert wird. Die notwendigen vertikalen Korrekturen der Sonde an jedem Punkt dess Scan-Bereichs werden von einer speziellen, kalibrierten Software in ein Höhenprofil der Probenoberfläche umgewandelt. Die AFM-Messungen in dieser Arbeit erfolgen bei Umgebungsbedingungen in der Regel innerhalb eines Scanbereichs von 20 × 20 µm 2 bei einer Scanrate von 1 Hz .
Kapitel 4 Darstellung der untersuchten Materialien 4.1 Klassifizierung und Präparation als dünne Schichten Im ersten Teil dieses Kapitels werden die verwendeten Polymere und deren Herstellung zu dünnen Schichten mit unterschiedlichen Azo-Konzentrationen vorgestellt. Anschlie- ßend erfolgt eine Charakterisierung der unterschiedlichen Azoschichten hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften. 4.1.1 Azobenzenfreie Polymere Das azobenzenfreie Polymer Poly-α-methylstyrol (PαMS, vgl. Abb. 4.1) wird in der Inte- grierten Optik wegen seiner sehr guten optischen Qualität (Transparenz, geringe Dämp- fung) und guten Verarbeitbarkeit als planarer Lichtwellenleiter verwendet [123]. In der vorliegenden Arbeit hat es zweierlei Funktionen. Es bildet einerseits die Polymermatrix der gering konzentrierten Azosysteme (vgl. Kap. 4.1.2). Andererseits soll es in Form einer dünnen Deckschicht die Bildung eines optisch induzierten Oberflächengitters unterdrücken bzw. dessen Wirkung durch Index-matching eliminieren (vgl. Kap. 3.2.4). Die Herstellung dünner Filme erfolgte auf zwei unterschiedlichen Arten. Für den Fall, dass ein dünner PαMS-Film die Funktion einer Deckschicht über einem Azofilm übernahm, wurde das sogenannte spin-coating, ein Zentrifugenverfahren, verwendet [123]. Hierzu wird polyme- res PαMS-Granulat mit einem Molekulargewicht von 93000 g/mol (Fa. Aldrich) inseinem 55
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Photoinduzierte Ordnungsprozesse in
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