УДК: 544.537

Динамика лазерного нагревания и окисления тонких металлических пленок с учетом изменения поглощательной способности

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Шахно Е.А., Нгуен К.З. Динамика лазерного нагревания и окисления тонких металлических пленок с учетом изменения поглощательной способности // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 4. С. 31–37.

Shakhno E.A., Nguen Q.D. Dynamics of the laser heating and oxidation of thin metallic films, allowing for absorptivity variation [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2016. V. 83. № 4. P. 31–37.

Ссылка на англоязычную версию:

E. A. Shakhno and Q. D. Nguen, "Dynamics of the laser heating and oxidation of thin metallic films, allowing for absorptivity variation," Journal of Optical Technology. 83(4), 219-223 (2016). https://doi.org/10.1364/JOT.83.000219

Аннотация:

Проведено теоретическое исследование процесса локального лазерного окисления тонкой металлической пленки в субмикронном диапазоне размеров облученной области. Анализ проведен с учетом изменения поглощательной способности пленки в процессе воздействия излучения. Определено соотношение толщины пленки и размера облученной области, при которых тепловые процессы определяются теплопроводностью подложки и нагрев пленки является квазистационарным. Разработана расчетная модель для определения динамики нагрева и окисления тонкой пленки с учетом отрицательной обратной связи толщины слоя оксида и поглощательной способности пленки. Получены аналитические выражения для определения изменения во времени температуры пленки и толщины слоя оксида в процессе воздействия излучения и выявлены основные закономерности процесса. Определено соотношение между радиальными градиентами температуры пленки и толщины слоя образующегося оксида.

Ключевые слова:

тонкая металлическая пленка, оксид, нагревание, поглощательная способность, дифракционные оптические элементы

Благодарность:

Авторы благодарят Вейко В.П. и Синева Д.А. за полезные обсуждения.
Работа выполнена при государственной финансовой поддержке ведущих университетов РФ (субсидия 074-U01), гранта Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ РФ № НШ 1364.201 и гранта РФФИ № 13-02-00033.

Коды OCIS: 310.6860, 350.3390

Список источников:

1. 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.
2. Veiko V.P., Shakhno E.A., Poleshchuk A.G., Korolkov V.P., Matyzhonok V.N. Local laser oxidation of thin metal films: ultra-resolution in theory and in practice // Journal of Laser Micro/Nanoengineering. 2008. V. 3. № 3. Р. 201–205.
3. Вейко В.П., Корольков В.И., Полещук А.Г., Саметов А.Р., Шахно Е.А., Ярчук М.В. Исследование пространственного разрешения лазерной термохимической технологии записи дифракционных микроструктур // Квантовая электроника. 2011. Т. 41. № 7. С. 631–636.
4. Вейко В.П., Синёв Д.А., Шахно Е.А., Полещук А.Г., Саметов А.Р., Седухин А.Г. Исследование особенностей многопучковой лазерной термохимической записи дифракционных микроструктур // Компьютерная оптика. 2012. Т. 36. № 4. С. 562–571.
5. Gorbunov А., Eichler H., Pompe W., Huey B. Lateral self-limitation in the laser-induced oxidation of ultrathin metal films // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 69. № 19. P. 2816–2818.
6. Gorbunov А.A., Pompe W., Eichler H., Huey B., Bonnell D.A. Nanostructuring of laser-deposited Ti films by selflimited oxidation // Journal of the American Ceramic Society. 1997. V. 80. № 7. Р. 1663–1667.
7. Шахно Е.А., Синев Д.А. , Кулажкин А.М. Особенности лазерного окисления тонких пленок титана // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 5. С. 93–98.
8. Либенсон М.Н. Лазерно-индуцированные оптические и термические процессы в конденсированных средах и их взаимное влияние. СПб.:Наука, 2007. 423 с.
9. Вейко В.П., Шахно Е.А., Синев Д.А. Повышение разрешающей способности лазерной термохимической записи на тонких пленках хрома путем многократного воздействия // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2013. Т. 56. № 12. С. 57–61.
10. Вейко В.П. Лазерная обработка. Л.: Машиностроение, 1986. 248 с.