Excimer lézerekkel keltett plazma vizsgálata és alkalmazása különleges vékonyrétegek és mikrostruktúrák előállítására = Investigation of excimer laser induced plasma and application for deposition of special thin films and microstructures

Az OTKA pályázatunk során impulzuslézeres vékonyréteg építéssel jó minőségű wolfram, wolfram-nitrid, bór-karbid, gyémántszerű-szén, hidrogénezett amorf szén, szilícium karbid, amorf szilícium, teflon, biológiailag aktív polihidroxi-butirát, pepszin és ureáz vékonyrétegeket állítottunk elő. A rétegek összetételét és szerkezetét meghatározó lézeres plazmakeltés folyamatait in situ optikai mérésekkel és főleg a rétegek mikroszkópiai és spektroszkópiai vizsgálatával tanulmányoztuk. Kísérleteinkkel megvizsgáltuk majd értelmeztük az ultrarövid és rövid lézerimpulzusok teljesítménysűrűségének az ablációra és a rétegépítésre gyakorolt hatását. Értelmeztük az inert és reaktív gázban történő lézeres vékonyréteg építést, és változatos összetételű illetve szerkezetű amorf, mikrokristályos és nanorészecskékből álló rétegeket hoztunk létre. Préselt és fagyasztott céltárgyakból ultrarövid lézerimpulzusokkal és mátrixszal elősegített lézerdeszorpciós ionizációval bioszenzorikai alkalmazások céljára is alkalmas, biológiai funkciójukat megtartó rétegeket hoztunk létre. | In the frame of the OTKA project we deposited good quality tungsten, tungsten-nitride, boron-carbide, diamond-like carbon, hydrogenated amorphous carbon, silicon carbide, amorphous silicon, Teflon, biologically active polyhydroxyl-butyrate, pepsin and urease thin films. We studied the processes of plasma formation that determine the composition and structure of the films with in-situ optical measurements and mainly with the microscopic and spectroscopic investigations of the deposited films. We investigated and interpreted the influence of the power density of short and ultra short laser pulses on the ablation and film formation. We explored the thin film deposition in inert and reactive atmospheres, and produced films of various compositions: amorphous, microcrystalline and nanostructured layers. We also deposited thin films with biological functionality suitable for biosensor purposes from pressed and frozen targets with ultrashort laser pulses and with matrix assisted laser desorption ionization

Lézerek az optikában, spektroszkópiában és az anyagtudományokban = Lasers in optics, spectroscopy and material sciences

Ezen pályázat eredményei az SzTE Fizika Doktori Iskola négy tudományos részterületén (femtoszekundumos optika, lézerek anyagtudományi alkalmazása, valamint csillagászati- és fotoakusztikus spektroszkópia) dolgozó kollektíva egymással összefüggő, azt kiegészítő tudományos munkája révén jöttek létre, melyek főbb eredményei a következőek: Egy új, csak lineáris optikai eljárást fejlesztettünk ki lézerimpulzusok hordozó-burkoló fázis csúszásának mérésére, mely független a hullámhossztól és a sávszélességtől. Immerziós, két-nyalábos interferenciás lézerindukált hátsóoldali nedves maratási eljárást alkalmazva 104 nm periódusú kvarc rácsot készítettünk. A lézerrel generált fém-dielektrikum rácsok periódikus adhézió- és plazmon-mező modulációján alapuló új SPR bio-szenzorizációs eljárást dolgoztunk ki. Folyadékok ultrarövid impulzusokkal történő ablálásával kontrollált méreteloszlású és összetételű nanorészecskék előállításának új módszerét dolgozták ki. AFM fejlesztés során egy új amplitúdó és fázismérési algoritmust dolgoztunk ki, amely egyetlen rezgésből is képes az amplitúdó és fázis meghatározására. Kifejlesztettünk egy lézeres ammóniamérő műszert, amely alkalmas koncentráció és fluxus nagyérzékenységű, automatikus mérésére, terepi körülmények között. Nagyfelbontású spektroszkópiával kimutattuk, hogy két módusban rezgő csillagokban a nagyobb fémtartalmúaknál a rezgési periódusok aránya kisebb. | The results of this project have been achieved by the co-operative work of colleagues from four scientific fields of the Physics PhD Program of the University of Szeged, as femtosecond optics, laser-matter (surface) interactions, photoacoustical and astronomical spectroscopy. The major findings of these basic researches are as follows: A new linear optical method was developed for the measurement of the carrier envelope phase drift of laser pulses, which is independent of the wavelength and bandwidth. Immersion two-beam interferometric laser induced backside wet etching method was applied to prepare fused silica gratings with a 104 nm period. Novel SPR bio-sensing method was developed based on the periodic adhesion and plasmon-field enhancement on the laser-induced metal-dielectric gratings. It has been demonstrated that ultrashort pulse ablation of liquids is a novel approach to the production of nanoparticles of controlled composition and size distribution. A new amplitude and phase measurement algorithm for AFM was developed, which allows the determination of phase and amplitude from one vibration of the tip. We have developed a laser based instrument for accurate and automatic ammonia concentration and flux monitoring under field conditions. From high-resolution spectroscopy we pointed out that in double-mode pulsating stars the ones with higher metallicities have lower period ratios