Неравновесный нагрев электронов, плавление и модификация нанопленки никеля ультракоротким импульсом терагерцового излучения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом фемтосекундной интерференционной микроскопии с временным разрешением 10-13 с проведены исследования динамики изменения оптических свойств пленки никеля толщиной 25 нм на стеклянной подложке при ее возбуждении субпикосекундным импульсом терагерцового излучения с напряженностью поля 11МВ/см. Результаты измерений комплексного коэффициента отражения и диэлектрической проницаемости в видимом диапазоне спектра свидетельствуют о неравновесном нагреве электронной подсистемы никеля до нескольких тысяч градусов, который сопровождается индуцированным увеличением отражения в момент воздействия и последующим плавлением спустя 5–10 пс. Исследование морфологии модифицированной поверхности методами сканирующей электронной и зондовой микроскопии свидетельствует о локальном плавлении нанопленки и ее деламинации от подложки при данном значении напряженности поля.

Об авторах

С. И Ашитков

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

Email: ashitkov11@yandex.ru
Москва, Россия

П. С Комаров

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

Москва, Россия

А. В Овчинников

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

Москва, Россия

С. А Ромашевский

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

Email: sa.romashevskiy@gmail.com
Москва, Россия

Е. В Струлева

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

Email: struleva.evgenia@yandex.ru
Москва, Россия

О. В Чефонов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

Москва, Россия

М. Б Агранат

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

Москва, Россия

Список литературы

  1. C. Vicario, M. Jazbinsek, A. V. Ovchinnikov, O. V. Chefonov, S. I. Ashitkov, M. B. Agranat, and C. P. Hauri, Opt. Express 23, 4573 (2015).
  2. M. Shalaby and C. P. Hauri, Nat. Commun. 6, 5976 (2015).
  3. C. Vicario, A. Ovchinnikov, S. Ashitkov, M. Agranat, V. Fortov, and C. Hauri, Opt. Lett. 39, 6632 (2014).
  4. Б. В. Румянцев, А. В. Пушкин, Д. З. Сулейманова, Н.А. Жидовцев, Ф.В. Потемкин, Письма в ЖЭТФ 117, 571 (2023).
  5. А. В. Овчинников, О. В. Чефонов, М. Б. Агранат, К. А. Гришунин, Н.А. Ильин, Р. В. Писарев, А.В. Кимель, А.М. Калашникова, Письма в ЖЭТФ 104, 467 (2016).
  6. O. Chefonov, A. Ovchinnikov, S. Romashevskiy, X. Chai, T. Ozaki, A. Savel’ev, M. Agranat, and V. Fortov, Opt. Lett. 42, 4889 (2017).
  7. X. Chai, X. Ropagnol, A. Ovchinnikov, O. Chefonov, A. Ushakov, C. M. Garcia-Rosas, E. Isgandarov, M. Agranat, T. Ozaki, and A. Savel’ev, Opt. Lett. 43, 5463 (2018).
  8. M. Shalaby, C. Vicario, and C. P. Hauri, Appl. Phys. Lett. 108, 182903 (2016).
  9. В. В. Герасимов, Б. А. Князев, П. Д. Рудыч, В. С. Черкасский, Приборы и техника эксперимента 50, 103 (2007).
  10. S. G. Bezhanov and S. A. Uryupin, Opt. Lett. 43, 3069 (2018).
  11. С. В. Сазонов, Н. В. Устинов, Письма в ЖЭТФ 112, 30 (2020).
  12. O. V. Chefonov, A. V. Ovchinnikov, M. B. Agranat, V. E. Fortov, E. S. Efimenko, A. N. Stepanov, and A. B. Savel’ev, Phys. Rev. B 98, 165206 (2018).
  13. О. В. Чефонов, А.В. Овчинников, С. А. Евлашин, М. Б. Агранат, Письма в ЖТФ 45, 41 (2019).
  14. O. V. Chefonov, A. V. Ovchinnikov, S. A. Evlashin, and M. B. Agranat, J. Infrared Millim. Terahertz Waves 39, 1047 (2018).
  15. M. B. Agranat, O. V. Chefonov, A. V. Ovchinnikov, S. I. Ashitkov, V. E. Fortov, and P. S. Kondratenko, Phys. Rev. Lett. 120, 085704 (2018).
  16. O. V. Chefonov, A. V. Ovchinnikov, D. S. Sitnikov, and M. B. Agranat, High Temperature 57, 137 (2019).
  17. V. S. Makin and R. S. Makin, J. Optical Technology 87, 3 (2020).
  18. Г. В. Розенберг, Оптика тонкослойных покрытий, Физматгиз, М. (1958), 570 с.
  19. S. Fahy, C. Kittel, and S. G. Louie, Am. J. Phys. 56(11), 989 (1988).
  20. A. Hadni and X. Gerbaux, Infrared Phys. 30(6), 465 (1990).
  21. D. Zhou, E. P. J. Parrott, D. J. Paul, and J. A. Zeitler, J. Appl. Phys. 104(5), 053110 (2008).
  22. K. Neeraj, A. Sharma, M. Almeida, P. Matthes, F. Samad, G. Salvan, O. Hellwig, and S. Bonetti, Appl. Phys. Lett. 120, 102406 (2022).
  23. N. Acharyya, V. Sajeev, S. Rane, S. Karmakar, and D. R. Chowdhury, J. Appl. Phys. 134, 033102 (2023).
  24. V. L. Ginzburg and V. P. Shabanskii, Dokl. Akad. Nauk SSSR 100, 445 (1955).
  25. М. И. Каганов, И.М. Лифшиц, Л.В. Танатаров, ЖЭТФ 31, 232 (1956).
  26. E. S. Borovik, Dokl. Akad. Nauk SSSR 91, 771 (1953).
  27. С. И. Анисимов, Б. Л. Капелиович, Т. Л. Перельман, ЖЭТФ 66, 776 (1974).
  28. А.А. Ионин, С. И. Кудряшов, Ф. Ф. Самохин, УФН 187, 159 (2017).
  29. И. А. Артюков, Д. А. Заярный, А. А. Ионин, С. И. Кудряшов, С. В. Макаров, П. Н. Салтуганов, Письма в ЖЭТФ 99, 54 (2014).
  30. С. А. Ромашевский, В. А. Хохлов, С. И. Ашитков, В. В. Жаховский, Н. А. Иногамов, П. С. Комаров, А.Н. Паршиков, Ю. В. Петров, Е. В. Струлева, П. А. Цыганков, Письма в ЖЭТФ 113, 311 (2021).
  31. A. J. Schmidt, Annu. Rev. Heat Transfer 16, 159 (2013).
  32. J. Hohlfeld, S.-S. Wellershoff, J. Gu¨dde, U. Conrad, V. J¨ahnke, and E. Matthias, Chem. Phys. 251, 237 (2000).
  33. C. Guo, G. Rodriguez, A. Lobad, and A. J. Taylor, Phys. Rev. Lett. 84, 4493 (2000).
  34. P. M. Norris, A. P. Caffrey, R. J. Stevens, J. M. Klopf, J. T. McLeskey Jr., and A. N. Smith, Rev. Sci. Instrum. 74, 400 (2003).
  35. E. Radue, J. A. Tomko, A. Giri, J. L. Braun, X. Zhou, O. V. Prezhdo, E. L. Runnerstrom, J. P. Maria, and P. E. Hopkins, ACS Photonics 5, 4880 (2018).
  36. Н. А. Иногамов, В. А. Хохлов, С. А. Ромашевский, Ю. В. Петров, В. В. Жаховский, С. И. Ашитков, Письма в ЖЭТФ 117, 107 (2023).
  37. P. E. Hopkins, J. M. Klopf, and P. M. Norris, Appl. Optics 46, 2076 (2007).
  38. C. V. Thompson, Annu. Rev. Mater. Res. 42, 399 (2012).
  39. F.-Y. Ma, J.-P. Su, Q.-X. Gong, J. Yang, Y.-L. Du, M.-T. Guo, and B. Yuan, Chin. Phys. Lett. 28, 097803 (2011).
  40. P. B. Johnson and R. W. Christy, Phys. Rev. B 9, 5056 (1974).
  41. V. V. Temnov, K. Sokolovski-Tinten, P. Zhou, and D. von der Linde, J. Opt. Soc. Am. B 23, 1954 (2006).
  42. М. Б. Агранат, Н. Е. Андреев С. И. Ашитков, М. Е. Вейсман, П. Р. Левашов, А. В. Овчинников, Д. C. Ситников, В. Е. Фортов, К. В. Хищенко, Письма в ЖЭТФ 85, 328 (2007).
  43. E. Silaeva , L. Saddier, and J.-P. Colombier, Appl. Sci. 11, 9902 (2021).
  44. В. А. Хохлов, С. А. Ромашевский, С. И. Ашитков, Н. А. Иногамов, Письма в ЖЭТФ 120, 550 (2024).
  45. J. Bonse, K.-W. Brzezinka, and A. J. Meixner, Appl. Surf. Sci. 221, 215 (2004).
  46. N. J. Tostanoski and S. K. Sundaram, Sci. Rep. 13(1), 1 (2003).
  47. И. К. Кикоин, Таблица физических величин, Спр., Атомиздат, М. (1976), 177 с.
  48. N. Laman and D. Grischkowsky, Appl. Phys. Lett. 93(5), 051105 (2008).
  49. M. A. Ordal, R. J. Bell, R. W. Alexander, Jr., L. L. Long, and M. R. Querry, Appl. Optics 26(4), 744 (1987).
  50. Н. А. Винокуров, Б. А. Князев, Г. Н. Кулипанов, А. Н. Матвеенко, В. М. Попик, В. С. Черкасский, М. А. Щеглов, ЖТФ 77(7), 91 (2007).
  51. T. Saito, O. Matsuda, and O. Wright, Phys. Rev. B 67, 205421 (2003).
  52. V. A. Khokhlov, N. A. Inogamov, V. V. Zhakhovsky, V. V. Shepelev, and D. K. Il’nitsky, J. Phys.: Conf. Ser. 653, 012003 (2015).
  53. С. И. Ашитков, П. С. Комаров, Е. В. Струлева, А. А. Юркевич, М. Б. Агранат, ТВТ 54, 957 (2016).
  54. J. Winter, S. Rapp, M. Schmidt, and H. P. Huber, Appl. Surf. Sci. 417, 2 (2017).
  55. S. Krishnan, K. J. Yugawa, and P. C. Nordine, Phys. Rev. B 55, 8201 (1997).
  56. D. S. Ivanov and L. V. Zhigilei, Phys. Rev. B 68, 064114 (2003).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024