Investigating the influence of printing parameters in multiphoton lithography

Abstract

Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) ist eine vielseitige Mikro-/Nano-AdditiveFertigungstechnik, die die schnelle und präzise Herstellung von komplexen dreidimensionalen (3D) Mikro-/Nano-Strukturen ermöglicht. Ihre Wirksamkeit beruht auf einem einzigartigen Photopolymerisationsprozess, der durch die gleichzeitige Absorption von zwei Photonen ausgelöst wird und ein beispielloses Maß an Präzision bei der Steuerung der Bildung von 3D-Nanostrukturen auf einer Voxel-für-Voxel-Basis bietet. Die Größe des polymerisierten Punktes wird von mehreren Parametern stark beeinflusst. Durch die sorgfältige Optimierung dieser Parameter (z.B. Laserleistung, Scangeschwindigkeit, Slicing und Hatching) in Experimenten können Nanostrukturen mit Linienbreiten unterhalb des Beugungslimits hergestellt werden. Das Engagement der Zwei-Photonen in der TPP ermöglicht eine feinere Auflösung und Kontrolle bei der 3D-Mikro-/Nano-Strukturierung. Das komplexe Zusammenspiel zwischen Druckparametern und Photopolymerisationsdynamik erfordert ein umfassendes Verständnis, um den Druckprozess effektiv zu optimieren. In dieser Studie untersuchen wir den Einfluss der vollen Breite bei halbem Maximum (FWHM) des Brennflecks in den XY- und Z-Richtungen auf die Druckleistungsschwellen und die Strukturqualität. Durch die Fokussierung auf verschiedene Druckparameter, die auf FWHMBerechnungen basieren, untersuchen wir deren Einfluss auf die Druckschwelle. Unser Ziel ist es zu bestimmen, ob die Anpassung des FWHM und die Untersuchung seiner Beziehung zu Einstellungen wie Hatching und Slicing helfen können, die optimale Druckleistung für die besten Ergebnisse vorherzusagen. Mit Techniken wie Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und laserinduzierter Mikroskopie (LSM) für Bildgebung und Messungen bewerteten wir die Fähigkeiten unserer Druckstrategie. Insbesondere identifizierten wir die machbaren Dimensionen für den Druck mit einem gegebenen Standardobjektiv, wobei wir Lattice-Einheiten (LU) und Kuboidstrukturen als Benchmark verwendeten, um die strukturellen Schwellenwerte zu verstehen. Unsere Analyse zielt darauf ab zu bestimmen, ob unsere internen Berechnungen des FWHM entscheidend für die Festlegung der optimalen Druckparameter sind. Dieses Verständnis hebt die Bedeutung der Anpassung von Optimierungsstrategien zur Erreichung spezifischer struktureller Ziele hervor.

Datum der Bewilligung	2024
Originalsprache	Englisch
Betreuer/-in	Jaroslaw Jacak (Betreuer*in)