Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы. взаимодействие фемтосекундных лазерных импульсов с твердотельными материалами 21
1.1 Физические аспекты взаимодействия фемтосекундных лазерных импульсов с полупроводниками 21
1.2 Модификация термогидродинамических свойств поверхностей с помощью фемтосекундных лазерных импульсов: смачивание, эффективность теплообмена, эффект Лейденфроста 32
1.3 Модификация механических свойств поверхностей с помощью фемтосекундных лазерных импульсов: упрочнение поверхности 35
1.4 Модификация поверхности полупроводников в результате однократного воздействия фемтосекундного лазерного импульса 42
1.5 Снятие нанослоев с тонкопленочных многослойных структур с помощью фемтосекундных лазерных импульсов 43
Выводы и постановка задач исследований 57
ГЛАВА 2. Экспериментальные установки, методики проведения экспериментов и обработка данных 59
2.1 Описание фемтосекундной лазерной системы на кристалле титан-сапфира 59
2.2 Методика определения параметров лазерного излучения
2.2.1 Измерение длительности лазерного импульса 64
2.2.2 Измерение энергии лазерного импульса 65
2.2.3 Измерение временного профиля (контраста) лазерного импульса 66
2.2.4 Параметр M2 68
2.2.5 Методика определения радиуса пучка и пороговых значений плотности энергии
2.3 Описание иттербиевой волоконной фемтосекундной лазерной системы 77
2.4 Описание диагностических методик
2.4.1 Исследование морфологии поверхности 78
2.4.2 Исследование фазового состава поверхности 78
2.4.3 Исследование процессов смачивания и испарения 80
Выводы к главе 2 81
ГЛАВА 3. Создание функциональных поверхностей на базе монокристаллического кремния с целью модификации их термогидродинамических свойств 82
3.1 Экспериментальная схема и режимы модификации поверхности 83
3.1.1 Экспериментальная схема 83
3.1.2 Режимы модификации поверхности
3.2 Морфология модифицированной поверхности кремния (СЭМ, АСМ, ОМ) 88
3.3 Изучение смачивания на модифицированных поверхностях кремния 91
3.4 Исследование теплофизики испарения на модифицированных поверхностях кремния 94
3.5 Создание сквозных микроканалов в кристалле кремния для охлаждения современной микроэлектроники 105
Выводы к главе 3 109
ГЛАВА 4. Теплофизика процессов упрочнения поверхности графита в результате воздействия мощных фемтосекундных лазерных импульсов 111
4.1 Возможности изменения механических свойств функциональных материалов с помощью ФЛИ 111
4.2 Упрочнение поверхности графита. Описание экспериментальной схемы 112
4.3 Измерения механических и структурных свойств модифицированной поверхности графита 1 4.3.1. Исследование морфологии и фазового состава после воздействия лазерного излучения умеренной интенсивности 118
4.3.2. Исследование морфологии и фазового состава после воздействия лазерного излучения высокой интенсивности 1 4.4 Измерение микротвердости и модуля упругости после воздействия лазерного излучения умеренной и высокой интенсивности 132
4.5 Отработка режима сканирования при лазерной обработке. 136
Выводы к главе 4 140
ГЛАВА 5. Особенности термогидродинамической эволюции поверхности монокристаллического кремния в результате однократного воздействия фемтосекундных лазерных импульсов в различных внешних средах 143
5.1 Постановка задачи и методика эксперимента 144
5.2 Воздействие в газе (на воздухе) 146
5.3 Воздействие в жидких средах (в воде и в масле) 155
5.4 Анализ полученных результатов 177
Выводы к главе 5 180
ГЛАВА 6. Модификация и удаление нанослоев тонкопленочной многослойной структуры Al–Si при однократном воздействии фемтосекундных лазерных импульсов 182
6.1 Постановка задачи и методика эксперимента 182
6.2 Эволюция поверхности многослойной структуры Al–Si при однократном воздействии фемтосекундных лазерных импульсов
на воздухе 182
Выводы к главе 6 189
Общие выводы и заключение 191
Список условных обозначений и сокращений 195
Список литературы
