Das Projekt Quantisierende Nanolaminate für brechwertoptimierte UV-Interferenzfilter (Quant-UV) hatte die Zielstellung, unter Verwendung einer neuartigen Materialklasse die Leistungsfähigkeit der klassischen Materialien sowie die von Mischmaterialen für optische Beschichtungen im UV-Bereich zu verbessern. Diese neuartigen Materialen sind Metamaterialien, deren Strukturgröße in atomarer Größenordnung so gering ist, dass sich in Folge von neuen Quantisierungszuständen eine Blauverschiebung der Bandkante ergibt.

Eine wichtige Motivation für das Projekt lag darin, das Wellenlängenspektrum von Materialien so zu erweitern, dass ausgewählte Materialien für Zielanwendungen verwendet werden können, für die diese gewöhnlich nicht geeignet sind. Die maßgebliche Einschränkung wird hierbei durch die Absorptionskante des hochbrechenden Materials bestimmt. Da bei kürzeren Wellenlängen die Absorption des Materials drastisch zunimmt, lassen sich die dielektrischen Materialen unterhalb der Absorptionskante nicht mehr verwenden.

Der offenbar feste Zusammenhang zwischen Brechwert und Absorptionskante schränkt die Flexibilität von klassischen Materialien deutlich ein. Insbesondere für Wellenlängen im ultravioletten Spektralbereich können nur noch wenige hochbrechende Materialen eingesetzt werden, da alle anderen Materialen bei Wellenlängen geringer als die Absorptionskante absorptiv sind. 

Der physikalische Hintergrund des Projektes war vor allem durch die Verschiebung der Bandkante von oxidischen Materialen zu kürzeren Wellenlängen gegeben. Wichtig ist hierbei, dass der Brechwert des resultierenden Metamaterials möglichst groß ist. Die Quantisierenden Nanolaminate (QNL) erlauben es, den Brechwert weitgehend unabhängig von der Bandkante aufgrund des Designs zu ändern. Die Bandkante wird einerseits durch die verwendeten Oxide und die durch die Struktur hervorgerufenen energetischen Offsets durch die Quantisierung bestimmt. Aus diesem Offset resultiert die Blauverschiebung der Bandkante und damit die Erweiterung des Spektralbereiches.

Für die Erreichung der geforderten höheren Auflösungen in bildgebenden Verfahren der Medizintechnik, in der Halbleitertechnik für eine höher auflösende Lithografie sowie für die neue lasergetriebene Kernfusion werden optische Komponenten und Beschichtungen benötigt, deren Herstellung auf den entwickelten Erkenntnissen über QNL beruht.

Die F.O.M. hat für dieses 36-monatige Projekt IGF-Fördermittel in Höhe von 238.991 Euro eingeworben, die zu 100 % an das Laser Zentrum Hannover e. V. weitergeleitet wurden. Das Projekt wurde durch das BMWE aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Ausführliche Informationen zu diesem erfolgreich abgeschlossenen Projekt finden Sie auf der Projektwebseite und in der Erfolgsnote.