Excimer

Kommerzieller 172nm-Xenon-Excirad-Strahler aus der Druckindustrie

Die Bezeichnung Excimer ist ein Akronym aus der Kurzform von „excited dimer“ (‚angeregtes Dimer‘). Es handelt sich dabei um ein kurzlebiges Teilchen, das aus zwei oder mehr zusammenhängenden Atomen oder Molekülen besteht. Die Besonderheit besteht darin, dass das Excimer nur gebildet werden kann, wenn ein Bindungspartner sich in einem angeregten Zustand befindet. Verliert dieses Teilchen Energie, so trennen sich die Bindungspartner und kehren in den Grundzustand zurück. Dabei wird häufig Licht emittiert. Die Emissionsbande ist breit und stärker rotverschoben als die Emissionsbande des angeregten Monomers. Diese Eigenschaft kann spektroskopisch zur Identifizierung von Excimeren eingesetzt werden.

Definitionsgemäß besteht ein Excimer-Molekül aus zwei oder mehreren Atomen des gleichen chemischen Elements. Handelt es sich um Atome verschiedener Elemente, so spricht man von einem Exciplex. In der Literatur wird diesem Umstand jedoch selten Rechnung getragen und somit werden Exciplexe häufig fälschlich als Excimere bezeichnet.

Anwendung in Excimerlasern

In Excimerlasern werden die Eigenschaften von Excimeren (bzw. heute meist Exciplexen) genutzt: die für die Lasertechnik notwendige Besetzungsinversion ist bereits durch die Molekülbildung gegeben, da hierbei der Grundzustand nicht besetzt sein darf. Die Zerfallszeit beträgt i.A. wenige Nanosekunden (ns).

Praktische Bedeutung haben Excimerlaser, die im ultravioletten Spektralbereich emittieren, in der Medizintechnik und in der Fotolithografie (einem Bereich der Halbleiterherstellung) erlangt. Das laseraktive Medium besteht hierbei überwiegend aus folgenden Excimeren (Fluor) bzw. Exciplexen:

• Fluor (F₂) mit einer emittierten Wellenlänge von 157 nm
• Argonfluorid (ArF) 193 nm
• Kryptonfluorid (KrF) 248 nm
• Xenonchlorid (XeCl) 308 nm oder
• Xenonfluorid (XeF) 351 nm.

Literatur