Hochauflösende optische Spektroskopie an elektronenstrahlinduzierten Festkörperstörstellen für Anwendungen in der Sensorik und Photonik

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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Anwendungsmöglichkeiten bestrahlter Diamant- und Al2O3-Materialien für die optische Sensorik und die Photonik. Die Anwendungen beruhen auf der Laserspektroskopie an Farbzentren, die durch die Bestrahlung mit hochenergetischen Elektronen und durch anschließendes Tempern erzeugt, bzw. modifiziert werden. In Diamantpulver wurde ein Farbzentrum erzeugt, dessen spektrale Linie bei 774 nm für stabiles spektrales Lochbrennen geeignet ist. Die spektralen Löcher zeigen bei diesem Material einen extrem großen E-Feld-Effekt, d. h. durch eine Änderung der lokalen elektrischen Feldstärke verbreitert sich das Loch und wird gleichzeitig im Zentrum aufgefüllt. Darauf basierend wurde ein bildgebendes Verfahren zur Messung elektrischer Felder entwickelt und an den Randstrukturen verschiedener Hochvoltdioden demonstriert. Weiterhin konnten mit dem Farbzentrum in Diamant Anwendungsmöglichkeiten für die Photonik demonstriert werden, wie z. B. optische Datenspeicherung durch stabile spektrale Löcher in den zwei Dimensionen der Wellenlänge und der elektrischen Feldstärke. Hierfür wurde auch ein Verfahren zur Erhöhung der thermischen Stabilität der spektralen Löcher entwickelt. An gesinterter -Al2O3-Keramik wurden durch die Elektronenbestrahlung Defekte erzeugt, die die Grundlage für eine neuartige Methode der Fluoreszenzthermografie mit Gedächtnisfunktion bilden. Damit wird es ermöglicht, die während einer thermischen Belastung aufgetretene Temperaturverteilung nach dem Abkühlen zu bestimmen.