硅表面由纳米颗粒自组织形成的深紫外激光诱导周期表面结构
应用物理
2020-11-04 v1 材料科学
光学
摘要
我们研究了硅在深紫外区（波长=193 nm，脉冲时长=20 ns）p偏振准分子激光脉冲激发下激光诱导周期表面结构（LIPSS或波纹）的形成。在脉冲数N=100或更高时观察到周期接近激光波长的明显波纹，且波纹周期随入射角增大而增大。尽管这些结果在定性上似乎与标准Sipe理论一致，我们观察到一种根本不同的波纹形成机制与波纹形貌。在低脉冲数时，硅表面观察到尺寸为数十纳米的孤立纳米颗粒，随着脉冲数增加，这些颗粒开始二维团聚并自组织形成调制深度极浅的波纹。采用近期发展的基于粗糙表面上表面等离极化激元传播的等离激元模型，我们展示了波纹周期随入射角演化的极好定量吻合。最后，我们表明暴露于较低激光 fluence 的表面区域具有微孔和纳米孔，这导致在可见光谱区出现显著光致发光（PL）发射，而基于纳米颗粒的波纹则不显示PL。
引用
@article{arxiv.2011.01866,
title = {Deep UV laser induced periodic surface structures on silicon formed by self-organization of nanoparticles},
author = {Raul Zazo and Javier Solis and José A. Sanchez-Gil and Rocio Ariza and Rosalia Serna and Jan Siegel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.01866},
year = {2020}
}
备注
13 pages