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Atomic force microscopy inspection of the early state of formation of polymer surface relief grating
(2001)
Formation of a buried density grating on thermal erasure of azobenzene polymer surface gratings
(2002)
In festen azobenzenhaltigen Polymeren wurde bei Bestrahlung mit blauem Licht ein makroskopischer Materialtransport beobachtet. Um die Dynamik der Gitterentstehung zu verfolgen, wurde am Speicherring für Synchrotronstrahlung ein Gitterschreibaufbau errichtet. Damit konnte erstmals in dieser Arbeit die Gitterbildungsgeschwindigkeit in-situ simultan mit Röntgen- und Lichtstreuung untersucht werden. Mit Hilfe einer speziellen Anpassung der Röntgenstreutheorie konnten sehr gute Übereinstimmungen von theoretischen Berechnungen mit den Messergebnissen erzielt werden. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass sich zeitgleich mit einem Oberflächengitter auch ein Dichtegitter entwickelt. Durch die Trennung beider Streuanteile ließ sich die Dynamik der Strukturentstehungen bestimmen. Des weiteren konnte erstmals mit Hilfe der Photoelektronenspektroskopie die molekulare Orientierung an der Oberfläche eines Oberflächengitters nachgewiesen werden. Die Bewegungsursache kann auf einen Impulsübertrag während der Isomerisierung zurückgeführt werden, während die Bewegungsrichtung durch den elektrischen Feldvektor festgelegt wird. Die Theorie der Gitterentstehung konnte verbessert werden.
The molecular orientation of azobenzene side groups in polymer films before (nonpatterned) and after (patterned) development of a surface relief grating has been investigated by photoelectron spectroscopy using synchrotron radiation. The photoemission spectra obtained for 60-100 eV photons of a patterned and a nonpatterned surface are similar when the polarization vector of the synchrotron light is parallel to the grating vector. However, for perpendicular excitation, considerable spectral intensity differences can be observed for 9-14 eV electron binding energy. The observed changes are attributed to the formation of well-oriented azobenzenes at the surface. (C) 2004 American Institute of Physics
Surface relief gratings on azobenzene containing polymer films were prepared under irradiation by actinic light. Finite element modeling of the inscription process was carried out using linear viscoelastic analysis. It was assumed that under illumination the polymer film undergoes considerable plastification, which reduces its original Young's modulus by at least three orders of magnitude. Force densities of about 10(11) N/m(3) were necessary to reproduce the growth of the surface relief grating. It was shown that at large deformations the force of surface tension becomes comparable to the inscription force and therefore plays an essential role in the retardation of the inscription process. In addition to surface profiling the gradual development of an accompanying density grating was predicted for the regime of continuous exposure. Surface grating development under pulselike exposure cannot be explained in the frame of an incompressible fluid model. However, it was easily reproduced using the viscoelastic model with finite compressibility. (C) 2004 American Institute of Physics