Makroporöses Silizium wird mit Hilfe eines photoelektrochemischen Ätzverfahrens hergestellt. Dabei kann die Porenform in allen drei Dimensionen gesteuert werden. In Kombination mit dem Verfahren der Atomlagenabscheidung (ALD) konnte diese flexible Herstellungsmethode für Template genutzt werden, um Mikrostrukturen sowie hochporöse Netzwerkstrukturen in andere Materialien abzuformen. Der Hauptteil dieser Arbeit beschäftigt sich jedoch mit der Anwendung von makroporösem Silizium als photonischer Kristall. Dazu wurde der Ätzprozess auf Gitterabstände im Submikrometerbereich übertragen und die Abhängigkeit einzelner Parameter auf die Porenform detailliert untersucht. Mit Hilfe von speziell an das Problem angepassten Modellrechnungen konnte ein optimaler Parametersatz für das Ätzen von Strukturen mit einem Porenabstand von 700 nm erhalten werden. Darüber hinaus wurde ein dreidimensional strukturierter photonischer Kristall mit einem Stoppband bei einer Wellenlänge von 1.5 µm realisiert. Für die optische Charakterisierung wurden die Dispersionseigenschaften photonischer Kristalle betrachtet. Die Berechnung und Auswertung der Dispersionsrelation einer dreidimensional modulierten und experimentell realisierten Probe ergab, dass solch ein photonischer Kristall in der Lage ist, Licht im Sinne des Brechungsgesetzes negativ zu brechen. Für den experimentellen Nachweis der Brechungseigenschaften von photonischen Kristallen wurde ein Experiment realisiert, welches aus dem vom photonischen Kristall induzierten Strahlversatz in Transmission auf dessen Dispersionseigenschaften zurück schlussfolgern lässt. Insbesondere konnte die Eigenschaft der negativen Brechung an einem dreidimensionalen photonischen Kristall in Übereinstimmung mit der Theorie nachgewiesen werden. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass sich die Dispersionseigenschaften gezielt nutzen lassen, um photonische Anwendungen wie z.B. spektroskopische oder brechungskompensierende Strukturen zu realisieren.
|