M. Ulitschka, J. Bauer, F. Frost, T. Arnold 
Improvement of the optical properties after surface error correction of aluminium mirror surfaces 
J. Eur. Opt. Soc. Rapid Publ. 17 (2021) 1, https://doi.org/10.1186/s41476-020-00143-6  

Ionenstrahlendbearbeitung verbessert Aluminiumspiegel so, dass hohe Anforderungen im VIS- und UV-Bereich erfüllt werden können. Reaktive Ionenstrahlbearbeitung (O₂, N₂) erlaubt dabei Formkorrekturen bis etwa 1 μm Tiefe bei Erhalt der Ausgangsrauheit, während Ionenstrahl-Planarisierung mit Opferschicht die periodischen Drehspuren der Diamantdrehbearbeitung deutlich reduziert. Durch die Kombination aus Planarisierung und nachgeschalteter Glättung wird die Mikrorauheit weiter verringert, sodass Reflexionseigenschaften nahezu wiederhergestellt und die Langzeitstabilität der geglätteten Aluminiumoberflächen erhöht werden. 

R. Heinke, M. Ehrhardt, J. Bauer, A. Lotnyk, P. Lorenz, R. Morgenstern, T. Lampke, T. Arnold, K. Zimmer 
Low surface damage laser processing of silicon by laser-induced plasma etching (LIPE)  
Appl. Surf. Sci. 597 (2022) 153712, https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.153712  

Präzise Oberflächenbearbeitung von Silizium mittels gepulster Laser ist herausfordernd, da direkte Ablation starke Oberflächen- und Untergrundschäden (sub surface damage) verursacht. Laser-induzierte Plasmaätzen (LIPE) wurde auf einkristallinem Si〈100〉mit fs-Laser (775 nm, 150 fs, 1 kHz) in CF₄/O₂-Mischgas bei Atmosphärendruck untersucht. Analysen (SEM, TEM, XPS, Raman) zeigen: LIPE weist keine Schmelzspuren und strukturellen Defekte auf und es entsteht eine nur 2 nm dünne Siliziumoxyfluorid-Schicht auf kristallinem Silizium – im Gegensatz zu den massiven Schäden, die mit Laserablation verursacht werden. 

P. Lorenz, J. Zajadacz, J. Bauer, M. Ehrhardt, G. Hommes, S. Peter, K. Zimmer
Chemical stability of superhydrophobic stainless steel surfaces realized by laser-texturing and chemical functionalization 
Surf. Interfaces 37 (2023) 102685, https://doi.org/10.1016/j.surfin.2023.102685  

Die kombinierte Modifikation aus Topographie und chemischer Zusammensetzung von Edelstahloberflächen ermöglicht superhydrophobe Eigenschaften mit vielfältigen Anwendungspotenzialen, wobei die chemische Stabilität gegen H₂O₂ entscheidend ist. Nanostrukturierung mittels ultrakurzer Pikosekundenlaser (IR) und anschließende chemische Funktionalisierung durch selbstorganisierte Monolagenschichten (SAM) erzeugen hierarchische Mikro-/Nanostrukturen mit einer unabhängigen chemischen Oberflächenzusammensetzung. In 50%iger H₂O₂-Lösung zeigen optimierte Oberflächen superhydrophobe Eigenschaften über >14 Tage, wobei die Stabilität stark von der laser-induzierten Topographie abhängt. 

Cremer, N. Braun, L. Voß, J. Bauer, V. Roddatis, L. Kienle, A. Lotnyk 
Pulsed laser deposition of highly oriented Sb₂Te₃ and GeTe-Sb₂Te₃ thin films on amorphous SiOx layers at low temperatures 
CrystEngComm 27 (2025) 4338-4350, https://doi.org/10.1039/D5CE00269A  

Sb₂Te₃-Dünnschichten (30 nm) wurden mittels gepulster Laserabscheidung (PLD) bei niedrigen Temperaturen auf SiOₓ/Si-Substraten gezüchtet, um c-achsig orientierte Schichten für Phasenwechsel-, topologische und thermoelektrische Anwendungen zu erzeugen. Systematische Parameterstudien mit XRD-, AFM- und TEM-Analysen zeigen, dass stark {00l}-fasertexturierte, hochqualitative Schichten durch Sb₂Te₃-Keimschichten und Niedrigtemperaturwachstum ohne Tempern entstehen – im Gegensatz zu ex-situ erhitzten Schichten mit Fehlorientierungen. Optimierte Parameter ermöglichen erfolgreiches Superlattices-Wachstum mit alternierenden c-orientierten Sb₂Te₃- und Ge-Sb-Te-Schichten für flexible Elektronik auf amorphen Substraten.  

F. Hölzel, J. Bauer, T. Arnold 
Roughness evolution of fused silica, zerodur® and N-BK7® in reactive ion beam figuring processes 
Surf. Interfaces 69 (2025) 106769, https://doi.org/10.1016/j.surfin.2025.106769  

Reaktive Ionenstrahlformgebung (RIBF) verbessert die ultrapräzise Bearbeitung optischer Komponenten gegenüber konventionellem IBF, wobei die Studie Oberflächenmorphologie und chemische Veränderungen bei Quarzglas, N-BK7® und Zerodur® bis Ätzdaten von 5,8 µm untersucht (WLI, AFM, ToF-SIMS, XPS). Quarzglas und N-BK7® zeigen exponentielle Rauheitsabnahme mit der Ätztiefe, wobei auf N-BK7® temporäre, wasserlösliche Na-/F-Partikel ausbildet werden, die jedoch nicht maskierend wirken. Zerodur® entwickelt eine charakteristische Rauheit bei hohen Ortsfrequenzen bei inertem IBF, bleibt jedoch bis 5 µm Tiefe stabil. RIBF bietet damit Prozessvorteile für Präzisionsoptiken, insbesondere bei Rauheit und der Bearbeitungsgeschwindigkeit, weist jedoch materialselektive Beschränkungen auf. 

Mikroskopie: 

• optische Digitalmikroskopie (Hell-/Dunkelfeld, Polarisation, Differenzinterferenzkontrast) 

• Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie (FE-REM) 

Topographie- und Formanalyse: 

• interferometrische Methoden (Stitching, Weißlicht) 

• Rasterkraftmikroskopie (AFM) 

• Konfokalmikroskopie (CM) 

• optische und taktile Profilometrie 

• Schichtdickenprofilometrie (FTP)