Неустойчивость Плато–Рэлея как затравочный процесс самоорганизации фотонного кристалла на поверхности кристаллического кремния в фемтосекундном лазерном поле

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Многоимпульсная экспозиция поверхности (111) кристаллического кремния в режиме сканирования сильнофокусированным фемтосекундным лазерным излучением инфракрасного диапазона (длина волны – 1.95 мкм) формирует вдоль или поперек облученной области – в зависимости от взаимной ориентации скорости движения и поляризации излучения – аномальные (параллельные поляризации излучения) нанорешетки из штрихов рельефа с периодом около 0.4 мкм. При более высоких плотностях энергии или экспозициях штрихи трансформируются по механизму Плато–Рэлея в периодические линейные последовательности отвердевших нанокапель (нанопичков) с периодом около 0.7 мкм. При дальнейшем небольшом увеличении плотности энергии излучения или экспозиции ближнепольное рассеяние ИК-лазерного излучения на линиях из нанопичков с участием поверхностных плазмонов формирует слегка вытянутый вдоль направления лазерной поляризации двумерный фотонный кристалл из плотноупакованных нанопичков с субволновыми размерами ячейки.

Об авторах

С. И. Кудряшов

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Email: kudryashovsi@lebedev.ru
Москва, Россия

Н. А. Смирнов

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

Н. И. Буслеев

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

П. П. Пахольчук

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

М. С. Ковалев

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

М. А. Тархов

Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН

Москва, Россия

Г. Х. Султанова

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт” – Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов

Москва, Россия

И. В. Красногоров

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт” – Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов

Москва, Россия

Список литературы

  1. M. Birnbaum, J. Appl. Phys. 36(11), 3688 (1965).
  2. J. E. Sipe, J. F. Young, J. S. Preston, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 27(2), 1141(1983).
  3. С. А. Ахманов, В. И. Емельянов, Н.И. Коротеев, В. Н. Семиногов, Успехи физических наук 147(12), 675 (1985).
  4. J. Bonse, J. Kruger, S. Hohm, and A. Rosenfeld, Journal of Laser Applications 24(4), 042006 (2012).
  5. А. А. Ионин, С. И. Кудряшов, Л. В. Селезнев, Д.В. Синицын, В.И. Емельянов, Письма в ЖЭТФ 97(3), 139 (2013).
  6. S. I. Kudryashov, L. V. Nguyen, D. A. Kirilenko et al. (Collaboration), ACS Applied Nano Materials 1(6), 2461 (2018).
  7. I. G. Bessonova, P. I. Trofimov, P. I. Lazarenko, D. A. Kirilenko, N. A. Bert, S. A. Kozyukhin, and I. S. Sinev, J. Phys. Conf. Ser. 2086(1), 012170 (2021).
  8. J. Bonse and S. Graf, Laser Photonics Rev. 14(10), 2000215 (2020).
  9. A. A. Ionin, S. I. Kudryashov, S. V. Makarov, L. V. Seleznev, D. V. Sinitsyn, A. E. Ligachev, and Y. R. Kolobov, Laser Phys. Lett. 10(5), 056004 (2013).
  10. Д. Бэтчелор, Введение в динамику жидкости, Регулярная и хаотическая динамика, М. (2004).
  11. N. A. Roberts, J. D. Fowlkes, K. Mahady, S. Afkhami, L. Kondic, and P. D. Rack, ACS Appl. Mater. Interfaces 5(10), 4450 (2013).
  12. Y. Wu, N. Dong, S. Fu, J. D. Fowlkes, L. Kondic, M. A. Vincenti, D. De Ceglia, and P. D. Rack, ACS Appl. Mater. Interfaces 6(8),5835 (2014).
  13. C. A. Hartnett, I. Seric, K. Mahady, L. Kondic, S. Afkhami, J. D. Fowlkes, and P. D. Rack, Langmuir 33(33), 8123 (2017).
  14. J. Koch, F. Korte, T. Bauer, C. Fallnich, A. Ostendorf, and B. N. Chichkov, Appl. Phys. A 81, 325 (2005).
  15. В. И. Емельянов, Д. А. Заярный, А. А. Ионин, И. В. Киселева, С. И. Кудряшов, С. В. Макаров, Ч. Т. Нгуен, А. А. Руденко, Письма в ЖЭТФ 99(9), 601 (2014).
  16. X. W. Wang, A. A. Kuchmizhak, X. Li, S. Juodkazis, O. B. Vitrik, Yu. N. Kulchin, V. V. Zhakhovsky, P. A. Danilov, A. A. Ionin, S. I. Kudryashov, A. A. Rudenko, and N. A. Inogamov, Phys. Rev. Appl. 8(4), 044016 (2017).
  17. В. И. Емельянов, П.А. Данилов, Д. А. Заярный, А. А. Ионин, С. И. Кудряшов, С. В. Макаров, А. А. Руденко, Д. И. Шикунов, В. И. Юровских, Письма в ЖЭТФ 100(3), 163 (2014).
  18. Y. Borodaenko, D. Pavlov, A. Cherepakhin et al. (Collaboration), Advanced Materials Technologies 9(8), 2301567 (2024).
  19. A. Borowiec and H. K. Haugen, Appl. Phys. Lett. 82(25), 4462 (2003).
  20. S. I. Kudryashov, T. Pflug, N. I. Busleev, M. Olbrich, A. Horn, M. S. Kovalev, and N. G. Stsepuro, Opt. Mater. Express 11(1), 1 (2020).
  21. S. I. Kudryashov, A. A. Nastulyavichus, I. N. Saraeva, A. A. Rudenko, D. A. Zayarny, and A. A. Ionin, Applied Surface Science 519, 146204 (2020).
  22. P. G. De Gennes, F. Brochard-Wyart, and D. Quere, Capillarity and wetting phenomena: drops, bubbles, pearls, waves, Springer Science & Business Media, N.Y. (2003).
  23. М. Е. Степанов, С. А. Хоркина, А.И. Аржанов, А. В. Карабулин, В. И. Матюшенко, А.В. Наумов, Письма в ЖЭТФ 120(4), 231 (2024).
  24. Н. А. Иногамов, Ю. В. Петров, В. А. Хохлов, В. В. Жаховский, Теплофизика высоких температур 58(4), 689 (2020).
  25. В. П. Вейко, Ю. Ю. Карлагина, В. В. Романов, Р. М. Яцук, Е. Е. Егорова, Е. А. Зерницкая, А. И. Яременко, Г. Н. Черненко, С. Г. Горный, Г. В. Одинцова, Фотоника 14(5), 462 (2020).
  26. Н. А. Иногамов, В. В. Жаховский, В. А. Хохлов, Письма в ЖЭТФ 115(1), 20 (2022).
  27. Д. А. Кочуев, А. С. Черников, Д. В. Абрамов, А. А. Вознесенская, Р. В. Чкалов, К. С. Хорьков, Журнал технической физики 93(4), 473 (2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).