МОДЕЛЮВАННЯ МЕХАНІЗМІВ УТВОРЕННЯ НАНО ТА МІКРОСТРУКТУР В РЕЛАКСАЦІЙНІЙ ОПТИЦІ

В релаксаційній оптиці основними є процеси безвипромінювальної релаксації. Саме ці процеси обумовлюють незворотні зміни в середовищі.

Історія формування поверхневих інтерференційних структур була започаткована М. Бірнбаумом у 1965 р. [4]. Пізніше було встановлено, що ці інтерферографи наноструктуровані.

Для пояснення результатів була використана модель поверхневих поляритон-плазмонів [1]. Було встановлено, що «наногорби» неоднорідні по висоті: вершини «наногорбів» германію мають гексагональний тип симетрії, тоді як основа — структура алмазу. На основі цього можна зробити припущення, що в наноколонах кремнію неоднорідність по висоті може змінюватися: від структури алмазу в основі наноколони до квазікристалічних або аморфних фаз на вершині наноколони. Утворення «наногорбів» та наноколон слід пов'зати з електромагнітним свелінгом (розпуханням поверхні). Ці результати можна пояснити на основі фізико-хімічної моделі каскадного послідовного збудження відповідного типу та числа хімічних зв'язків в режимі насичення збудження [5,6,7].

Кристалічні напівпровідники кремній і германій в основному мають структуру алмазу. Елементарна гратка має вісім атомів. Об'ємну щільність гратки можна оцінити за формулою 
Please use another browser to view content (1)
Де ρ – щільність напівпровідника, N_A– число Авогадро, A– вага одного грам-атома. Для кремнію  Please use another browser to view content см^-3 , а для германію Please use another browser to view content см^-3 [2]

Утворення лазерно-індукованих об’ємних мікроструктур спостерігалося в перших експериментальних результатах по самофокусуванню [3]. На Рис.1 наведено зображення отримане за допомогою просвічуючої електронної мікроскопії каскаду руйнувань  отриманих в кварці при опроміненні серіями фемтосекундних імпульсів з енергією в імпульсі 300 нДж/імпульс [1].

 

Як видно з малюнка, кут конусу каскаду руйнувань рівний куту черенковського випромінювання. Якісно ці результати можна пояснити наступним чином: при збільшенні інтенсивності опромінення багатофотонні процеси поглинання призводять до безвипромінювальної релаксації, накладаються інтерференційні явища падаючого та черенковського опромінення. Утворення неоднорідної структури також може бути пов’язане зі взаємною інтерференцією хвиль черенковського випромінювання, що генерується в даному середовищі. Окрім того, ця неоднорідність може бути обумовлена багатоімпульсним характером опромінення.

Список літератури:

1. Макин В.С. Закономерности образования упорядочных микро- и наноструктур в конденсированных средах при лазерном возбуджении мод поверхностных поляритонов : дис. …д-ра физ.-мат. наук: спец. 01.04.05 «Оптика» /  В.С. Макин. – СПб.:Гос. ун-т информ. технологии, механики и оптики, 2013. – 398 с.

2. Трохимчук П.П. Математичні основи знань. Поліметричний підхід : монографія /  Петро Трихимчук. – Вид. 2-ге, виправл, та доповн. – Луцьк : Вежа-Друк,2014. – 624 с.

3. Чефранов С.Г.  ЖЭТФ./ С.Г.Чефранов. 123 (2004). 333.

4. Baraff G.A. Distribution and  ionization rates for electrons in semiconductor.// Phis.Rev.- 1962 – Vol 128,№6.-P.2507-2517

5. Medvid’ A. Nano-cones Formed on a Surface of Semiconductors by Laser Radiation: Technology, Model and Properties/ Nanowires Science and Technology ed. Nicoletta Lupu. – Vukovar: Inech, 2010. – P.61–82.

6. Trokhimchuck P.P. Foundations of Relaxed Optics. Lutsk: Vezha, 2011. 627 p.

7. Trokhimchuck P.P. Nonlinear and Relaxed Optical Processes. Lutsk: Vezha–Print, 2013. 280 p.