Введение
Глава 1. Обзор литературы. 13
1.1 Основные процессы, протекающие при импульсном лазерном воздействии на поверхность твердого тела 13
1.1.1. Длительность лазерного импульса больше характерного времени электрон-фононной релаксации 14
1.1.2. Длительность лазерного импульса меньше характерного времени электрон-фононной релаксации 15
1.2. Механизмы формирования поверхностных нано- и микроструктур под действием лазерного излучения 20
1.2.1. Длительность лазерного импульса больше характерного времени электрон-фононной релаксации 20
1.2.2. Длительность лазерного импульса меньше характерного времени электрон-фононной релаксации 27
1.3 Применение поверхностных нано- и микроструктур, сформированных при помощи УКИ в однопучковой схеме. 34
1.4. Сравнение метода формирования лазерно-индуцированных поверхностных нано- и микроструктур с литографическими методами 36
Выводы по главе 1 37
Глава 2. Техника эксперимента. 39
2.1 Лазерные системы 39
2.2. Схема проведения экспериментов по лазерной обработке поверхности 42
2.3. Методы исследования полученных образцов 44
2.4. Схема для измерения электронной (термо)фотоэмиссии под действием УКИ на поверхность 44
2.5. Погрешности измерений 46
2.6. Образцы и материалы для исследований 46
2.7. Численный метод решения волнового уравнения для электромагнитного поля 47
Глава 3. Формирование периодических поверхностных структур 48
3.1. Интерференция ПЭВ с падающим излучением. Неоднородное вложение энергии 48
3.1.1. Основные доказательства интерференционного механизма формирования ППС в
режиме воздействия УКИ 48
3.2. Зависимость характера ППС от плотности лазерной энергии 54
3.2.1 Плотность энергии выше порога формирования ППС 54
3.2.2. Плотность энергии ниже порога формирования ППС 63
Выводы по главе 3 70
Глава 4. Формирование микрорельефа и комбинированной топологии 71
4.1. Основные физические процессы при формировании конических микроструктур 71
4.1.1. Детали эксперимента 71
4.1.2. Общая характеристика микроструктурированной поверхности 71
4.1.3. Периферийные микроконусы 73
4.1.4. Центральные микроконусы 75
4.2. Влияние пространственного профиля распределения плотности энергии в УКИ на формируемую топологию в режиме сканирования . 82
4.2.1 Детали эксперимента 83
4.2.2. Особенности режима сканирования лазерным пучком поверхности 83
4.2.3. Управление топологией и химическим составом поверхности в режиме сканирования путем изменения пространственной формы лазерного пучка УКИ 84
Выводы по Главе 4 89
Глава 5. Формирование поверхностных наноструктур вследствие фокусировки интенсивных ПЭВ 90
5.1 Детали эксперимента 90
5.2. Формирование поверхностных металлических микроуглублений 90
5.3. Теоретическая зависимость диэлектрической проницаемости алюминия от плотности энергии УКИ 92
5.4. Возбуждение и фокусировка интенсивных ПЭВ. 95
5.5. Формирование наноострий и нанократеров внутри кольцевых поверхностных микроуглублений. 99
5.6. Усиление локального электромагнитного поля и (термо)фотоэмиссии электронов при помощи наноострий в кольцевых микроуглублениях в режиме интенсивного воздействия УКИ. 101
Выводы по главе 5 107
Глава 6. Применение поверхностных нано- и микроструктур, сформированных под действием УКИ на металлах и полупроводниках 108
6.1. Цветовое окрашивание различных материалов. 108
6.2. Просветление поверхности полупроводника в ИК диапазоне. 111
6.3. Детектирование сверхмалой концентрации вещества на металлической поверхности 117
6.4. Периодическая химическая модификация поверхности под действием УКИ 123
Заключение по главе 6 127
7. Заключение 128
Список цитируемой литературы 130
Список статей автора по теме диссертационной работы 146
Терминология и используемые сокращения 148
Благодарности 149
