Исследование разрешающей способности прямой записи субмикронных структур на плёнках титана миллисекундными лазерными импульсами

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Шахно Е.А., Нгуен К.З. Исследование разрешающей способности прямой записи субмикронных структур на плёнках титана миллисекундными лазерными импульсами // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 4. С. 69–73. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-04-69-73

Shakhno E.A., Nguyen K.Z. Study of the resolution of direct recording of submicron structures on titanium films using millisecond laser pulses [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2019. V. 86. № 4. P. 69–73. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-04-69-73

Ссылка на англоязычную версию:

E. A. Shakhno and K. Z. Nguyen, "Study of the resolution of direct recording of submicron structures on titanium films using millisecond laser pulses," Journal of Optical Technology. 86(4), 251-254 (2019). https://doi.org/10.1364/JOT.86.000251

Аннотация:

Проведено моделирование локального лазерного окисления тонких плёнок титана при субмикронных размерах области облучения. Получены радиальные распределения температуры плёнки, толщины оксидного слоя и пропускания плёнки с учётом временной и пространственной зависимости поглощательной способности плёнки от толщины образующегося слоя оксида. Результаты расчётов выявили условия достижения высокой разрешающей способности (минимальный размер записанного изображения 230 нм для излучения видимого диапазона) и одновременно высокого контраста записи. Определены диапазоны оптимальных значений плотности мощности излучения и толщины плёнки.

Ключевые слова:

тонкие плёнки, лазерное окисление, разрешающая способность, дифракционные оптические элементы, пропускание, контраст

Благодарность:

Авторы благодарят Вейко В.П. за полезные обсуждения. Исследования проводились при финансовой поддержке РНФ-грант 17-19-01721.

Коды OCIS: 310.6860, 350.3390

Список источников:

1. Chong T.C., Hong M.H., Shi L.P. Laser precision engineering: from microfabrication to nanoprocessing // Laser & Photonics Reviews. 2010. V. 4. № 1. P. 123–143.
2. Veiko V.P., Yarchuk M.V., Zakoldaev R.A. et al. Picosecond laser registration of interference pattern by oxidation of thin Cr films // Applied Surface Science. 2017. V. 404. P. 63—66.
3. Gedvilas M., Voisiat B., Indrišiūnas S. et al. Thermo-chemical microstructuring of thin metal films using multi-beam interference by short (nano- & picosecond) laser pulses // Thin Solid Films. 2017. V. 634. P. 134—140.
4. Вейко В.П., Заколдаев Р.А., Синев Д.А. и др. Экспериментальная реализация и анализ возможностей термохимической лазерной интерференционной записи на плёнках титана // Beam Technologies and Laser Application: Proceedings of the international conference. 2016. P. 366—370.
5. Максимова С.В., Коваль В.В., Заколдаев Р.А. и др. Окисление пленок титана пикосекундными лазерными импульсами в схеме многолучевой интерференции // VII Международная конференция по фотонике и информационной оптике: Сборник научных трудов. М.: НИЯУ МИФИ, 2018. С. 478—479.
6. Полещук А.Г., Вейко В.П., Корольков В.П. Лазерные технологии для формирования структуры дифракционных оптических элементов // Мир голографии. 2017. Т. 3. № 1. С. 29—34.
7. Шиманский Р.В., Полещук А.Г., Корольков В.П. и др. Совмещение записывающего пучка с осью вращения дифракционной структуры при изготовлении ДОЭ в полярной системе координат // Автометрия. 2017. Т. 53. № 2. С. 30—38.
8. Вейко В.П., Корольков В.П., Полещук А.Г. и др. Лазерные технологии в микрооптике. Ч. 1. Изготовление дифракционных оптических элементов и фотошаблонов с амплитудным пропусканием // Автометрия. 2017. Т. 53. № 5. С. 66—77.
9. Veiko V.P., Poleshchuk A.G. Laser-induced local oxidation of thin metal films: physical fundamentals and applications // Fundamentals of laser-assisted micro- and nanotechnologies / Ed. by Veiko V.P., Konov V.I. New-York-Heidelberg: Springer Series in Materials Science. Springer verlag, 2014. V. 195. XVII. Р. 149–172.
10. Wang Y., Miao J., Tian Y. et al. TiO2 micro-devices fabricated by laser direct writing // Opt. Express. 2011. V. 19. P. 17390—17395.
11. Gorbunov А., Eichler H., Pompe W. et al. Lateral self-limitation in the laser-induced oxidation of ultrathin metal films // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 69. № 19. P. 2816–2818.
12. Gorbunov А.A., Pompe W., Eichler H. et al. Nanostructuring of laser-deposited Ti films by selflimited oxidation // Journal of the American Ceramic Society. 1997. V. 80. № 7. Р. 1663–1667.
13. Шахно Е.А., Синев Д.А., Кулажкин А.М. Особенности лазерного окисления тонких пленок титана // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 5. С. 93—98.
14. Шахно Е.А., Нгуен К.З. Динамика лазерного нагревания и окисления тонких металлических пленок с учетом изменения поглощательной способности // Оптический журнал. 2016. T. 83. № 4. C. 31—37.
15. Вейко В.П. Лазерная обработка пленочных элементов. Л.: Машиностроение, 1986. 248 с.
16. Либенсон М.Н. Лазерно-индуцированные оптические и термические процессы в конденсированных средах и их взаимное влияние. СПб.: Наука, 2007. 423 с.