Việc vi cấu trúc kim cương khối bằng xung laser femtosecond hồng ngoại

Applied Physics A Solids and Surfaces - Tập 90 - Trang 645-651 - 2007
T.V. Kononenko1, M. Meier2, M.S. Komlenok1, S.M. Pimenov1, V. Romano2, V.P. Pashinin1, V.I. Konov1
1General Physics Institute, Moscow, Russia
2Institute of Applied Physics, University of Bern, Bern, Switzerland

Tóm tắt

Chúng tôi báo cáo việc chế tạo các vi cấu trúc graphit trong khối kim cương được tạo ra bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD) sử dụng các xung laser 120 fs tại bước sóng 800 nm. Tính chất của vùng được thay đổi bởi laser và sự phát sinh áp suất cơ học trong kim cương xung quanh được nghiên cứu bằng quang phổ Raman. Sự sinh trưởng tự phát của vùng được thay đổi bởi laser từ mặt phẳng tiêu cự hướng về phía laser đã được hình dung trong quá trình chiếu xạ đa xung với các năng lượng xung khác nhau. Sự hình thành các cấu trúc graphit riêng biệt hoặc liên tục được phát hiện tùy thuộc vào cường độ laser cục bộ khác nhau. Các quá trình vật lý điều khiển sự xuất hiện của các globule graphit riêng biệt và sự mở rộng liên tục của vùng graphit được thảo luận. Kiểm soát các điều kiện chiếu xạ laser giúp chúng tôi chế tạo các dây graphit với chiều dài điển hình 150 μm và đường kính 1,5 μm. Các xung longer, dài 300 ps, khi được áp dụng vào việc vi cấu trúc kim cương CVD, được phát hiện là không thích hợp do ảnh hưởng mạnh mẽ của các khuyết tật cấu trúc lên ngưỡng hư hại, sự dao động đáng kể của đường kính cấu trúc theo chiều dài và sự nứt nẻ rõ rệt của kim cương xung quanh.

Từ khóa

#kim cương #cấu trúc vi #xung laser femtosecond #graphit #quang phổ Raman

Tài liệu tham khảo

J. Qiu, K. Miura, T. Suzuki, T. Mitsuyu, K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 74, 10 (1999)

K. Miura, J. Qiu, H. Inouye, T. Mitsuyu, K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 71, 3329 (1997)

K. Hirao, K. Miura, J. Non-Cryst. Solids 239, 91 (1998)

O.M. Efimov, L.B. Glebov, K.A. Richardson, E. Van Stryland, T. Cardinal, S.H. Park, M. Couzi, J.L. Bruneel, Opt. Mater. 17, 379 (2001)

Y. Shimotsuma, P.G. Kazansky, J. Qiu, K. Hirao, Phys. Rev. Lett. 91, 247405 (2003)

K. Kawamura, T. Ogawa, N. Sarukura, M. Hirano, H. Hosono, Appl. Phys. B 71, 119 (2000)

P. Srisungsitthisunti, O.K. Ersoy, X. Xu, Appl. Phys. Lett. 90, 011104 (2007)

C.B. Schaffer, A.O. Jamison, E. Mazur, Appl. Phys. Lett. 84, 1441 (2004)

S. Prawer, D.N. Jamieson, R. Kalish, Phys. Rev. Lett. 69, 2991 (1992)

V.V. Kononenko, S.M. Pimenov, T.V. Kononenko, V.I. Konov, P. Fischer, V. Romano, H.P. Weber, A.V. Khomich, R.A. Khmelnitskiy, Diam. Relat. Mater. 12, 277 (2003)

Y. Shimotsuma, M. Sakakura, S. Kanehira, J. Qiu, P.G. Kazansky, K. Miura, K. Fujita, K. Hirao, J. Laser Micro/Nanoeng. 1, 181 (2006)

V.N. Strekalov, V.I. Konov, V.V. Kononenko, S.M. Pimenov, Appl. Phys. A 76, 603 (2003)

V.V. Kononenko, T.V. Kononenko, S.M. Pimenov, M.N. Sinyavskii, V.I. Konov, F. Dausinger, Quantum Electron. 35, 252 (2005)

V.G. Ralchenko, A.A. Smolin, V.I. Konov, K.F. Sergeichev, I.A. Sychov, I.I. Vlasov, V.V. Migulin, S.V. Voronina, A.V. Khomich, Diam. Relat. Mater. 6, 417 (1997)

M. Lenzner, J. Krüger, S. Sartania, Z. Cheng, C. Spielmann, G. Mourou, W. Kautek, F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 80, 4076 (1998)

C.B. Schaffer, A. Brodeur, E. Mazur, Meas. Sci. Technol. 12, 1784 (2001)

A.T. Collins, in Handbook of Industrial Diamonds and Diamond Films (Marcel Dekker, New York, 1998), p. 1

S. Preuss, M. Stuke, Appl. Phys. Lett. 67, 338 (1995)

C.A. Klein, R. DeSalvo, Appl. Phys. Lett. 63, 1895 (1993)

N.L. Boling, M.D. Crisp, G. Dube, Appl. Opt. 12, 650 (1973)

A. Rosenfeld, M. Lorenz, R. Stoian, D. Ashkenasi, Appl. Phys. A 69, S373 (1999)

T.V. Kononenko, V.G. Ralchenko, I.I. Vlasov, S.V. Garnov, V.I. Konov, Diam. Relat. Mater. 7, 1623 (1998)

R.W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic Press, Boston, 1992)

L. Sudrie, M. Franco, B. Prade, A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 191, 333 (2001)

A.M. Zaitsev, in Handbook of Industrial Diamonds and Diamond Films (Marcel Dekker, New York, 1998), p. 227

J.W. Ager, M.D. Drory, Phys. Rev. B 48, 2601 (1993)

V.G. Ralchenko, E.D. Obraztsova, K.G. Korotushenko, A.A. Smolin, S.M. Pimenov, V.G. Pereverzev, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 383, 153 (1995)

D.S. Olson, G.J. Reynolds, G.F. Virshup, F.I. Friedlander, B.G. James, L.D. Partaina, J. Appl. Phys. 78, 5177 (1995)

S.D. Brorson, J.G. Fujimoto, E.P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 59, 1962 (1987)

T. Malinauskas, R. Aleksiejunas, B. Monemar, V. Ralchenko, A. Gontar, E. Ivakin, K. Jarasiunas, thesis for International Conference on SiC and Related Materials (ICSCRM), Otsu, Japan, 2007

E.G. Gamaly, A.V. Rode, B. Luther-Davies, V.T. Tikhonchuk, Phys. Plasmas 9, 949 (2002)

H.E. Elsayed-Ali, T.B. Norris, M.A. Pessot, G.A. Mourou, Phys. Rev. Lett. 58, 1212 (1987)

V.I. Nepsha, in Handbook of Industrial Diamonds and Diamond Films (Marcel Dekker, New York, 1998), p. 147

Thông tin
Thông tin xuất bản

Applied Physics A Solids and Surfaces

Tập 90

645-651

Thông tin tác giả