Лазерно-индуцированная генерация поверхностных периодических структур в средах с нелинейной диффузией

Научная библиотека Комментарии к записи Лазерно-индуцированная генерация поверхностных периодических структур в средах с нелинейной диффузией отключены

В.М. Журавлев, И.О. Золотовский, Д.А. Коробко, В.М. Морозов, В.В. Светухин, И.О. Явтушенко, М.С. Явтушенко // Физика твердого тела, 2017, том 59, вып. 12

Эффекты, связанные с образованием на поверхности металлов и полупроводников пространственно-модулированных структур с периодом как порядка длины световой волны [1–4], так и значительно меньшей [5–10], привлекают значительный интерес исследователей по причине возможности их использования в технологиях фотоники, интегральной оптики, а также микро- и наноэлектроники [11–13]. Отдельный интерес может представлять формирование субволновых высококонтрастных структур на поверхности полупроводников [10–15].
Современные представления о формировании когерентных периодических структур на поверхности полупроводников сводятся к следующему. При облучении ультракороткими импульсами (длительностью менее 100 fs) кристаллическая решетка остается ” холодной“ и практически не принимает участия в поглощении лазерного излучения [8–10]. Последнее поглощается
электронной подрешеткой и вызывает образование на поверхности полупроводника тонкой пленки металлизации [3–5]. Процесс такой металлизации поверхности полупроводника является нетермическим фазовым переходом, инициированным световым излучением. Если под действием лазерного излучения на поверхности или в объеме полупроводника формируется металлизированный слой, то при выполнении определенного условия на границе ” металлизированная поверхность– среда“ возможна реализация условий для возбуждения
на неравновесных электронах поверхностных плазмонполяритонов (ППП), взаимодействующих с падающим лазерным излучением. Известно, что в результате этого взаимодействия на поверхности облучаемого материала формируется периодическая структура, модулированная световым полем, с периодом порядка либо значительно меньшим центральной длины волны источника [14–16].

Процесс возбуждения ППП на поверхности полупроводника в лазерном поле заслуживает отдельного рассмотрения. Падающая волна взаимодействует с неоднородностями реальной поверхности, являющейся шероховатой, с микронеровностями. В пространстве вблизи поверхности формируется периодически модулированное волновое поле, возникающее в результате интерференции падающей световой волны и волны, рассеяной такой поверхностью. Среди рассеянных на шероховатостях волн имеются как зеркально отраженные компоненты падающей волны, так и компоненты, дифрагировавшие на различных участках поверхности. Так как всякую шероховатую поверхность можно представить в виде комбинации гармонических решеток со случайными ориентациями штрихов, случайными периодами и амплитудами рельефа, (т. е. разложить ее в пространственный спектр Фурье), то рассеяние падающей волны на шероховатостях можно рассматривать как дифракцию на различных Фурье-компонентах спектра шероховатости.

Таким образом, возникает интерференция падающей волны с определенными (резонансными) компонентами дифрагированного поля, соответствующими возникновению на поверхности тонкой пленки локализованного ППП. Соответствующий механизм образования ППП был рассмотрен в работах [1,17,18].

В ряде случаев может наблюдаться исключительно высокая контрастность образующихся периодических структур, которая представляет особый интерес.

Полное содержание работы: https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/45222

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.rf.mail@yandex.ru

Back to Top