Аморфизация кремния под воздействием ультракоротких лазерных импульсов среднего ИК диапазона

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Проведено экспериментальное исследование процесса аморфизации поверхности пластины кристаллического кремния Si(111) толщиной 380 мкм под воздействием ультракоротких лазерных импульсов (длительность – 150 фс) среднего инфракрасного диапазона (4.0–5.4 мкм) с варьируемой плотностью энергии и экспозицией. Для данного спектрального диапазона были измерены пороговые значения поверхностной плотности энергии для аморфизации кремния. Была установлена зависимость объемной доли и толщины аморфной фазы материала от поверхностной плотности энергии и количества импульсов лазерного излучения для длины волны 5000 нм.

Об авторах

Н. И. Буслеев

Физический институт им. П. Н. Лебедева

Email: busleevni@lebedev.ru
Москва, Россия

П. П. Пахольчук

Физический институт им. П. Н. Лебедева

Москва, Россия

Н. А. Смирнов

Физический институт им. П. Н. Лебедева

Москва, Россия

Список литературы

  1. D. A. Belforte, PhotonicsViews 17, 35 (2020).
  2. D. B¨auerle, Laser Processing and Chemistry, Springer, Berlin, Heidelberg (2011).
  3. А.А. Ионин, С. И. Кудряшов, Л. В. Селезнев, Д. В. Синицын, А. Ф. Бункин, В. Н. Леднев, С.М. Першин, ЖЭТФ 143, 403 (2013).
  4. J. Bonse, H. Sturm, D. Schmidt, and W. Kautek, Appl. Phys. A 71, 657 (2000).
  5. R. Yen, J. M. Liu, H. Kurz, and N. Bloembergen, Appl. Phys. A 27, 153 (1982).
  6. J. Bonse, S. Baudach, J. Kruger, W. Kautek, and M. Lenzner, Appl. Phys. A 74, 19 (2002).
  7. J. Siegel, A. Schropp, J. Solis, C. N. Afonso, and M. Wuttig, Appl. Phys. Lett. 84, 2250 (2004).
  8. M. Wuttig and N. Yamada, Nature Mater 6, 824 (2007).
  9. F. Priolo, T. Gregorkiewicz, M. Galli, and T. F. Krauss, Nature Nanotech. 9, 19 (2014).
  10. M. Notomi, Rep. Prog. Phys. 73, 096501 (2010).
  11. Y. Siegal, E. N. Glezer, L. Huang, and E. Mazur, Annu. Rev. Mater. Res. 25, 223 (1995).
  12. A. Rousse, C. Rischel, S. Fourmaux, I. Uschmann, S. Sebban, G. Grillon, P. Balcou, E. Forster, J. P. Geindre, P. Audebert, J. C. Gauthier, and D. Hulin, Nature 410, 65 (2001).
  13. J. Bonse, S. M. Wiggins, and J. Solis, Appl. Phys. A 80, 243 (2005).
  14. T. Zier, E. S. Zijlstra, and M. E. Garcia, Appl. Phys. A 117, 1 (2014).
  15. P. Stampfli and K. H. Bennemann, Phys. Rev. B 42, 7163 (1990).
  16. K. Sokolowski-Tinten and D. von der Linde, Phys. Rev. B 61, 2643 (2000).
  17. J. Bonse, A. Rosenfeld, and J. Kruger, Applied Surface Science 257, 5420 (2011).
  18. P. Lorazo, L. J. Lewis, and M. Meunier, Phys. Rev. B 73, 134108 (2006).
  19. M. V. Shugaev, M. He, Y. Levy, A. Mazzi, A. Miotello, N. M. Bulgakova, and L. V. Zhigilei, in Handbook of Laser Microand Nano-Engineering, ed. by K. Sugioka, Springer International Publishing, Cham (2020), p. 1.
  20. A. G. Cullis, N. G. Chew, H. C. Webber, and D. J. Smith, J. Cryst. Growth 68, 624 (1984).
  21. Е. И. Штырков, И. Б. Хайбуллин, М. М. Зарипов, М. Ф. Галятудинов, Р. М. Баязитов, Физика и техника полупроводников 9, 2000 (1975).
  22. A. L. Robinson, Science 226, 329 (1984).
  23. M. O. Thompson, G. J. Galvin, J. W. Mayer, P. S. Peercy, J. M. Poate, D. C. Jacobson, A. G. Cullis, and N. G. Chew, Phys. Rev. Lett. 52, 2360 (1984).
  24. M. Garcia-Lechuga, N. Casquero, J. Siegel, J. Solis, R. Clady, A. Wang, O. Ut´eza, and D. Grojo, Laser Photonics Rev. 18, 2301327 (2024).
  25. S. Adachi, Optical Constants of Crystalline and Amorphous Semiconductors, Springer US, Boston, MA (1999).
  26. M. Garcia-Lechuga, N. Casquero, A. Wang, D. Grojo, and J. Siegel, Adv. Opt. Mater. 9, 2100400 (2021).
  27. J. Bonse, Appl. Phys. A 84, 63 (2006).
  28. C. Florian, D. Fischer, K. Freiberg, M. Duwe, M. Sahre, S. Schneider, A. Hertwig, J. Kruger, M. Rettenmayr, U. Beck, A. Undisz, and J. Bonse, Materials 14, 1651 (2021).
  29. M. Garcia-Lechuga and D. Grojo, Open Res. Eur. 1, 7 (2021).
  30. S. I. Kudryashov, T. Pflug, N. I. Busleev, M. Olbrich, A. Horn, M. S. Kovalev, and N. G. Stsepuro, Opt. Mater. Express 11, 1 (2021).
  31. R. Tsu, J. Gonzalez-Hernandez, S. S. Chao, S. C. Lee, and K. Tanaka, Appl. Phys. Lett. 40, 534 (1982).
  32. D. M. Zhigunov, G. N. Kamaev, P. K. Kashkarov, and V. A. Volodin, Appl. Phys. Lett. 113, 023101 (2018).
  33. I. D. Wolf, Semicond. Sci. Technol. 11, 139 (1996).
  34. C. Smit, R. A. C. M. M. van Swaaij, H. Donker, A. M. H. N. Petit, W. M. M. Kessels, and M. C. M. van de Sanden, J. Appl. Phys. 94, 3582 (2003).

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).