Введение
1. Особенности нагрева конденсированных сред ультракороткими лазерными импульсами (обзор литературы) 14
1.1. Двухтемпературная модель при сверхкоротком лазерном воздействии 14
1.1.1. Нагрев металлов ультракороткими лазерными импульсами 14
1.1.2. Теплоемкость электронного газа 17
1.1.3. Теплопроводность электронного газа 19
1.1.4. Коэффициент электрон-ионного теплообмена 20
1.1.5. Особенности нагрева полупроводников и диэлектриков ультракороткими лазерными импульсами 23
1.2. Ограничения применимости двухтемпературной модели 28
1.2.1. Экспериментальное исследование релаксационной динамики
электронов в металлах возбужденных ультракоротким лазерным
импульсом 28
1.2.2. Теоретическое исследование релаксационной динамики электронов в металлах, возбужденных ультракоротким лазерным импульсом 32
1.2.3. Теоретическое исследование релаксационной динамики электронов в материалах с запрещенной зоной, облучаемых ультракоротким лазерным импульсом 34
1.3. Выводы 36
2. Анализ нагрева металлов ультракороткими лазерными импульсами на основе кинетического уравнения Больцмана . 38
2.1. Физико-математическая модель нагрева металлов ультракоротким лазерным импульсом 38
2.1.1. Основные уравнения модели 39
2.1.2. Модель поглощения 42
2.1.3. Электрон-электронные столкновения 46
2.1.4. Электрон-фононные столкновения 48
2.1.5. Расчет электронной эмиссии 49
2.1.6. Постановка задачи для расчета на основе ДТМ 51
2.2. Алгоритм численного моделирования 54
2.2.1. Основная концепция алгоритма 55
2.2.2. Моделирование поглощения излучения 56
2.2.3. Моделирование электрон-электронных столкновений 57
2.2.4. Моделирование электрон-фононных столкновений 59
2.2.5. Моделирование бесстолкновительного движения 59
2.2.6. Расчет равновесных частот электрон-электронных столкновений 60
2.3. Основные результаты и их обсуждение 61
2.3.1. Результаты расчета теплофизических характеристик электронного газа в равновесных условиях 62
2.3.2. Оценки времени термализации 66
2.3.3. Динамика температуры электронов и решетки 75
2.2.4. Влияние особенностей динамики электронной температуры на эмиссию электронов 80
2.4. Выводы 84
3. Анализ нагрева полупроводниковых и диэлектрических материалов ультракороткими лазерными импульсами на основе кинетического уравнения больцмана 85
3.1. Физико-математическая модель нагрева полупроводниковых и диэлектрических материалов ультракоротким лазерным импульсом 85
3.1.1. Основные уравнения 86
3.1.2. Межзонное поглощение 88
3.1.3. Рассеяние носителей 90
3.2 Оценки времени термализации свободных носителей в условиях интенсивного фотовозбуждения полупроводников и диэлектриков ультракоротким лазерным импульсом 91
3.2.1. Оценки времени термализации в полупроводниках 91
3.2.2. Оценки времени термализации в диэлектриках 93
3.3. Влияние эффекта насыщения межзонного поглощения на пространственно-временное распределение концентрации фотовозбужденнных носителей 95
3.3.1. Влияние эффекта насыщения межзонного поглощения на пространственно-временное распределение фотовозбужденнных носителей полупроводника 95
3.3.2. Влияние эффекта насыщения межзонного поглощения на пространственно-временное распределение фотовозбужденнных носителей диэлектрика 99
3.5. Выводы 100
Заключение 102
Список литературы 103
