Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru/87)
Аннотации (07.2017) : ВЛИЯНИЕ МНОГОИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭВОЛЮЦИЮ МИКРОРЕЛЬЕФА КРЕМНИЯ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ФЕМТОСЕКУНДНОМ ОБЛУЧЕНИИ

ВЛИЯНИЕ МНОГОИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭВОЛЮЦИЮ МИКРОРЕЛЬЕФА КРЕМНИЯ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ФЕМТОСЕКУНДНОМ ОБЛУЧЕНИИ

© 2017 г.       И. В. Гук*, канд. техн. наук; Е. В. Кузьмин**, аспирант; Г. Д. Шандыбина**, канд. физ.-мат. наук; Е. Б. Яковлев**, доктор техн. наук; Р. В. Дюкин***, канд. техн. наук; В. С. Кулагин**, магистрант

*     Научно-производственное объединение специальных материалов, Санкт-Петербург

**   Университет ИТМО, Санкт-Петербург

*** Ленинградское оптико-механическое объединение «ЛОМО», Санкт-Петербург

E-mail: corchand@gmail.com

УДК 621.373.535

Поступила в редакцию 02.05.2017

Представлены результаты численного моделирования процесса многоимпульсного фемтосекундного лазерного фотовозбуждения и нагрева монокристаллического кремния. Показано, что, начиная с некоторого уровня облученности при частотах следования импульсов 10–1000 Гц, структурные изменения поверхности, происходящие между импульсами, влияют на пространственно-временнóе распределение электронной плазмы в приповерхностном слое полупроводника в момент облучения последующим импульсом и, таким образом, накапливаются, формируя устойчивую поверхностную микроструктуру в облучаемой области. Предложен механизм формирования двумерного периодического микрорельефа на поверхности кремния, в основе которого лежит изменение типа возбуждаемой поверхностной электромагнитной волны с ростом числа облучающих фемтосекундных импульсов.

Ключевые слова: фемтосекундные лазерные импульсы, монокристаллический кремний, лазерное микроструктурирование поверхности, поверхностный плазмонный резонанс, оптически слоистые структуры.

Коды OCIS: 280.6680, 320.7120

 

ЛИТЕРАТУРА

1.         Sugioka K., Cheng Y. Ultrafast lasers — reliable tools for advanced materials processing // Light: Science & Applications. 2014. V. 3. e149. P. 112.

2.         Phillips K.C., Gandhi H.H., Mazur E., Sundaram S.K. Ultrafast laser processing of materials: A review // Advances in Optics and Photonics. 2015. V. 7. № 4. P. 684712.

3.         Gamaly E.G., Rapp L., Roppo V., Juodkazis S., Rode A.V. Generation of high energy density by fs-laser-induced confined microexplosion // New J. Phys. 2013. V. 15. P. 025018-119.

4.        Derrien T.J.-Y., Itina T.E., Torres R., Sarnet T., Sentis M. Possible surface plasmon polariton excitation under femtosecond laser irradiation of silicon // Appl. Phys. 2013. V. 114. P. 083104-110.

5.         Марциновский Г.А., Шандыбина Г.Д., Деменьтева Ю.С., Дюкин Р.В., Заботнов С.В., Головань Л.А., Кашкаров П.К. Возбуждение поверхностных электромагнитных волн в полупроводниках при фемтосекундном лазерном воздействии // ФТП. 2009. Т. 43. № 10. С. 13391345.

6.        Varlamova O., Bounhalli M., Reif J. Influence of irradiation dose on laser-induced surface nanostructures on silicon // Appl. Surf. Sci. 2013. V. 278. P. 6266.

7.         Zhang W., Cheng G., Feng Q. Unclassical ripple patterns in single-crystal silicon produced by femtosecond laser irradiation // Appl. Surf. Sci. 2012. V. 263. P. 436–439.

8.        Guillermin M., Garrelie F., Sanner N., Audouard E., Soder H. Single- and multi-pulse formation of surface structures under static femtosecond irradiation // Appl. Surf. Sci. 2007. V. 253. P. 80758079.

9.        Sipe E.J., Young J.F., Preston J.S., van Driel H.M. Laser induced periodic surface structure. I. Theory // Phys. Rev. B. 1983. V. 2. P. 11411154.

10.       Bonse J., Rosenfeld A., Kruger J. Femtosecond laser-induced periodic surface structures on silica // J. Appl. Phys. 2009. V. 106. P. 104910-16.

11.       Ma Y., Si J., Sun X., Chen T., Hou X. Progressive evolution of silicon surface microstructures via femtosecond laser irradiation in ambient air // Appl. Surf. Sci. 2014. V. 313. P. 905–910.

12.       Golosov E.V., Ionin A.A., Kolobov Y.R, Kudryashov S.I., Ligachev A.E., Makarov S.V., Novoselov Y.N., Selezne L.V., Sinitsyn D.V. Topological evolution of self-induced silicon nanogratings during prolonged femtosecond laser irradiation // Appl. Phis. A. Material Science & Processing. 2011. V. 104. P. 701706.

13.       Dyukin R.V., Martsinovskiy G.A., Sergaeva O.N., Shandybina G.D., Svirina V.V., Yakovlev E.B. Interaction of femtosecond laser pulses with solids: Eleсtron/phonon/plasmon dynamics // Laser Pulses — Theory, Technology, and Applications / Ed. by Peshko I. Rijeka: InTech, 2012. P. 197–218.

14.       Guk I., Shandybina G., Yakovlev E. Influence of accumulation effects on heating of silicon surface by femtosecond laser pulses // Appl. Surf. Sci. 2015. V. 353. P. 851–855.

15.       Гук И.В., Марциновский Г.А., Шандыбина Г.Д., Яковлев Е.Б. Моделирование поглощения фемтосекундного лазерного импульса кристаллическим кремнием // ФТП. 2013. Т. 47. № 12. 16421646.

16.       Гук И.В., Шандыбина Г.Д., Яковлев Е.Б. Роль эффекта накопления тепла в многоимпульсных режимах лазерной фемтосекундной структуризации кремния // ФТП. 2016. Т. 50. № 5. С. 706–710.

17.       Остапенко И.А., Заботнов С.В., Шандыбина Г.Д., Головань Л.А., Червяков А.В., Рябчиков Ю.В., Яковлев Е.Б. Тимошенко В.Ю., Кашкаров П.К. Микро- и наноструктурирование поверхности кристаллического кремния под действием фемтосекундных лазерных импульсов // Изв. РАН. Сер. физ. 2006. Т. 70. № 9. С. 13151317.

18.       Снопок Б. А. Теория и практическое использование поверхностного плазмонного резонанса в аналитических целях // Теоретическая и экспериментальная химия. 2012. Т. 48. № 5. С. 265285.

19.       Либенсон М.Н. Лазерно-индуцированные оптические и термические процессы в конденсированных средах и их взаимное влияние. СПб.: Наука, 2007. 423 с.

20.      Bonse J., Kruger J. Pulse number dependence of laser-induced periodic surface structures for femtosecond laser irradiation of silicon // Appl. Phys. 2010. V. 108. P. 034903-14.

21.       Баженов В.В., Бонч-Бруевич А.М., Либенсон М.Н., Макин B.C. Интерференция поверхностных электромагнитных волн и периодические структуры, формирующиеся при воздействии света на поверхность полупроводника // Письма в ЖТФ. 1984. Т. 10. Вып. 24. С. 1520–1526.

 

 

Полный текст