ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СТРУКТУРИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ
ФЕМТОСЕКУНДНЫМИ ЛАЗЕРНЫМИ ИМПУЛЬСАМИ 

Костишко Борис Борисович, младший научный сотрудник, Научно-исследовательский технологический институт имени С. П. Капицы, Ульяновский государственный университет (Россия, г. Ульяновск, ул. Льва Толстого, 42),
E-mail: 79050354885@yandex.ru
Светухин Вячеслав Викторович, доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник, Научно-производственный комплекс «Технологический центр» (Россия, г. Зеленоград, площадь Шокина, 1), E-mail: svetukhin@mail.ru
Явтушенко Игорь Олегович, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Научно-исследовательский технологический институт имени С. П. Капицы, Ульяновский государственный университет (Россия, г. Ульяновск, ул. Льва Толстого, 42), E-mail: yavigor@mail.ru 

53.03, 53.043 

DOI

10.21685/2072-3040-2019-1-9 

Актуальность и цели. Лазерное структурирование материалов является одним из наиболее активно развивающихся направлений исследований, что связано как с огромным практическим потенциалом, так и с наблюдением большого количества новых эффектов взаимодействия новых видов лазерного излучения с поверхностью различных материалов. Целью данной работы являлся анализ факторов, влияющих на параметры структур, формирующихся при короткоимпульсном лазерном облучении.
Материалы и методы. Для лазерной обработки поверхности металла использовался фемтосекундный лазер с длиной волны линейно поляризованного излучения 1064 нм. Обработка образцов производилась как на воздухе, так и сквозь слой жидкости (дистиллированная вода и изопропиловый спирт).
Результаты. Методами атомно-силовой микроскопии и сканирующей электронной микроскопии зафиксирована внутренняя структура формирующегося при облучении линейно-периодического рельефа. Получены режимы формирования двумерной решетчатой структуры методом поворота вектора поляризации излучения. Определены особенности влияния жидкой среды на структурирование поверхности лазерным излучением.
Выводы. Линейнопериодическая структура, формируемая при облучении поверхности материалов короткоимпульсным излучением может изменять свой период при применении внешней жидкой среды, параметры которой позволяют уменьшать размерность структур. 

Ключевые слова

наноструктурирование, плазмон-поляритонная модель, лазерное структурирование, упорядоченные наноструктуры 

 Скачать статью в формате PDF

1. Рэди, Дж. Действие мощного лазерного излучения / Дж. Рэди. – Москва : Мир, 1974. – 468 с.
2. Баженов, В. В. Интерференция поверхностных электромагнитных волн и периодические структуры, образующиеся при воздействии интенсивного света на поверхность полупроводника / В. В. Баженов, А. М. Бонч-Бруевич и др. // Письма
в Журнал технической физики. – 1984. – Т. 10, № 24. – С. 1520–1527.
3. Макаров, Г. Н. Применение лазеров в нанотехнологии: получение наночастиц и наноструктур методами лазерной абляции и лазерной нанолитографии / Г. Н. Макаров // Успехи физических наук. – 2013. – Т. 183, № 7. – С. 673–718.
4. Хомич, В. Ю. Механизмы и модели прямого лазерного наноструктурирования материалов / В. Ю. Хомич, В. А. Шмаков // Успехи физических наук. – 2015. – Т. 185, № 5. – С. 489–499.
5. Образование периодических поверхностных структур при воздействии сверхкоротких лазерных импульсов / М. Б. Агранат, С. И. Анисимов, С. И. Ашитков и др. // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 1999. – Т. 115,
№ 2. – С. 675–688.
6. Федянин, Д. Ю. Поверхностные плазмон-поляритоны с отрицательной и нулевой групповыми скоростями, распространяющиеся по тонким металлическим пленкам / Д. Ю. Федянин, А. В. Арсенин, В. Г. Лейман, А. Д. Гладун // Квантовая электроника. – 2009. – Т. 39, № 8. – С. 745–750.
7. Борн, M. Основы оптики / M. Борн, Э. Вольф. – Москва : Наука, 1970. – 720 с.
8. Степихова, М. В. Инверсная населенность уровней энергии ионов эрбия при передаче возбуждения от полупроводниковой матрицы в структурах на основе кремния/германия / М. В. Степихова, Д. М. Жигунов, В. Г. Шегуров // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2005. – Т. 81, № 10. – С. 614–617.
9. Лазеры и технология : сб. / под ред. Стельмаха М. Ф. – Москва : Энергия. 1975. – 182 с.
10. Парфенов, В. А. Лазерная микрообработка материалов : учеб. пособие / В. А. Парфенов. – Санкт-Петербург : Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2011. – 59 с.
11. Макин, В. С. Диссипативные наноструктуры и универсальность Фейгенбаума в неравновесной нелинейной динамической системе металл-мощное поляризованное ультракороткоимпульсное излучение / В. С. Макин, Р. С. Макин, А. Я. Воробьев, Гуо Чунлей // Письма в Журнал технической физики. – 2008. – Т. 34, № 9. – С. 55–64.
12. Бирюков, В. Лазерное упрочнение и легирование сталей / В. Бирюков // Фотоника. – 2011. – № 3. – С. 34–37.
13. Особенности структурирования поверхности металла фемтосекундными лазерными импульсами высокой мощности / И. О. Явтушенко, М. С. Явтушенко, И. О. Золотовский и др. // Письма в Журнал технической физики. – 2015. – Т. 41, № 15. – С. 60–68.
14. Фемтосекундная лазерная запись субволновых одномерных квазипериодических наноструктур на поверхности титана / Е. В. Голосов, В. И. Емельянов, А. А. Ионин, Ю. Р. Колобов и др. // Письма в журнал технической физики. – 2009. – Т. 90, № 2. – С. 116–120.
15. Громов, Г. Г. Образование двумерной решетки на поверхности InSb под действием лазерного излучения / Г. Г. Громов, В. Б. Уфимцев // Письма в Журнал технической физики. – 1983. – Т. 9, № 10 – С. 580–582.