СВЕРХБЫСТРЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ ТИТАНА И ФЕМТОСЕКУНДНАЯ ЛАЗЕРНАЯ ЗАПИСЬ ОДНОМЕРНЫХ КВАЗИПЕРИОДИЧЕСКИХ НАНОРЕШЕТОК ЕЕ РЕЛЬЕФА
Голосов Е.В., Ионин А.А., Колобов Ю.Р., Кудряшов С.И., Лигачев А.Е., Новоселов Ю.Н., Селезнев Л.В., Синицын Д.В.

Поступила в редакцию: 3 Ноября 2010

DJVU (394.3K)

PDF (3023K)

Одномерные квазипериодические нанорешетки с периодами в диапазоне 160-600 нм записаны на сухой или влажной поверхности титана при многоимпульсном воздействии линейно поляризованного фемтосекундного лазерного излучения в ИК- и УФ-диапазонах с различной поверхностной плотностью энергии. Топологические свойства полученных поверхностных наноструктур изучены методом сканирующей электронной микроскопии. Несмотря на наблюдаемое многообразие гармоник одномерного нанорельефа поверхности в его фурье-спектрах, обнаружена слабая убывающая зависимость волнового числа (периода нанорешетки) первой гармоники от поверхностной плотности энергии. Исследования мгновенных оптических характеристик материала в процессе лазерного воздействия путем измерения отражения лазерных импульсов накачки и их моделирование в рамках модели Друде с учетом преобладающего межзонного поглощения позволили оценить для различных условий фотовозбуждения длину возбуждаемой поверхностной электромагнитной (плазмон-поляритонной) волны. Длина такой волны количественно согласуется с соответствующими периодами нанорешеток первой гармоники рельефа сухой и влажной поверхности титана. Показано, что зависимость периода нанорешетки первой гармоники от поверхностной плотности энергии определяется изменением мгновенных оптических характеристик материала, насыщением межзонного поглощения с одновременным возрастанием роли внутризонных переходов. Предлагаются и рассматриваются три новых способа записи единичных субволновых поверхностных нанорешеток или их наборов под действием фемтосекундных лазерных импульсов путем околопорогового наноструктурирования, силовой подстройкой оптических характеристик материала или выбором спектрального диапазона лазерного воздействия, а также выбором прилегающего диэлектрика.