Дифракция на микропузырьке и морфология поверхности кремния после облучения через глицерин парой фемтосекундных лазерных импульсов
Н. А. Иногамов+*×, С. А. Ромашевский*, А. И. Игнатов+°, В. В. Жаховский+*, В. А. Хохлов×, Е. М. Еганова∇, Е. А. Першина∇, С. И. Ашитков*
+Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н. Л. Духова, 127055 Москва, Россия
*Объединенный институт высоких температур РАН, 125412 Москва, Россия
×Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН, 142432 Черноголовка, Россия
°Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ),
129337 Москва, Россия
∇Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН, 119991 Москва, Россия
Abstract
Воздействие двух последовательных лазерных импульсов на кремний, помещенный в
глицерин, исследовано экспериментально и
численно с помощью программ электромагнитного, гидродинамического и
атомистического моделирования. Показано, что после первого импульса на
поверхности
образуется микропузырек в жидкости, на котором затем происходит дифракция
второго импульса, ширина светового пучка которого сравнима с диаметром
микропузырька.
Мы рассчитали дифракционную картину и распределение интенсивности света на
поверхности кремния,
и оказалось, что максимальная интенсивность в дифракционных пиках может заметно
превышать интенсивность на оси падающего гауссова пучка.
В результате усиления интенсивности, сконцентрированной в одном ярком узком
кольце вокруг микропузырька, на кремнии образуется характерная канавка,
окруженная валиками.
Мы продемонстрировали в молекулярно-динамическом расчете, что интенсивный нагрев
в дифракционном пике вызывает плавление и вытеснение расплава от центра
прогрева.
Это приводит к формированию канавок с валиками, имеющими профиль, подобный
измеренному в эксперименте.