Sinkhronnoe detektirovanie nelineynykh yavleniy v optoakusticheskikh ostsillyatsiyakh nanoplenki, initsiirovannykh femtosekundnym lazernym impul'som

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Для развития микроэлектроники существенное значение имеют исследования физики индуцированных лазером сверхбыстрых процессов в тонких пленках. К таким процессам относятся: нагрев электронной подсистемы, релаксация и транспорт поглощенной энергии, а также генерация и распространение пикосекундных акустических волн. В этой связи в работе изучена динамика изменения дифференциального коэффициента отражения ΔR(t)/R0 пленки никеля (Ni) толщиной 73 нм на подложке из стекла. Измерения выполнены в схеме “возбуждение–зондирование” (pump-probe) с синхронным детектированием сигнала ΔR(t)/R0. За счет увеличения периода следования tcool последовательности нагревающих (возбуждающих) импульсов достигнуты высокие значения поглощенного флюенса до 11 мДж/см2. Увеличение tcool позволяет лучше охлаждать пленку после нагревающего воздействия. В результате получены рекордные значения температур (Te ≈ 3, Ti ≈ 1 кК) и напряжений (до 7 ГПа). В литературе отсутствуют данные при таких высоких температурах и давлениях. Именно при этих повышенных значениях удается заметить влияние нелинейных эффектов – впервые в опытах с синхронным детектированием.

About the authors

V. A Khokhlov

Институт теоретической физики им. Л.Д.Ландау РАН

Черноголовка, Россия

S. A Romashevskiy

Объединенный институт высоких температур РАН

Москва, Россия

S. I Ashitkov

Объединенный институт высоких температур РАН

Москва, Россия

N. A Inogamov

Институт теоретической физики им. Л.Д.Ландау РАН; Объединенный институт высоких температур РАН; ×Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л.Духова Росатом

Email: nailinogamov@gmail.com
Черноголовка, Россия; Москва, Россия; Москва, Россия

References

  1. Carolyn A. Paddock and Gary L. Eesley, J. Appl. Phys. 60(1), 285 (1986).
  2. C. Thomsen, H. T. Grahn, H. J. Maris, and J. Tauc, Phys. Rev. B 34, 4129 (1986).
  3. S.-S. Wellershoff, J. Hohlfeld, J. Guedde, and E. Matthias, Appl. Phys. A 69 (Suppl 1), S99 (1999).
  4. N. Del Fatti, C. Voisin, M. Achermann, S. Tzortzakis, D. Christofilos, and F. Vall´ee, Phys. Rev. B 61, 16956 (2000).
  5. А.А. Мельников, О. В. Мисочко, С. В. Чекалин, Письмв в ЖЭТФ 89 148 (2009).
  6. I. Razdolski, D. Makarov, O. G. Schmidt, A. Kirilyuk, T. Rasing, and V. V. Temnov, ACS Photonics 3(2), 179 (2016).
  7. O. Matsuda, M. C. Larciprete, R. Li Voti, and O. B. Wright, Ultrasonics 56, 3 (2015).
  8. C. Thomsen, J. Strait, Z. Vardeny, H. J. Maris, J. Tauc, and J. J. Hauser, Phys. Rev. Lett. 53, 989 (1984).
  9. S. Edward, H. Zhang, I. Setija, V. Verrina, A. Antoncecchi, S. Witte, and P. Planken, Phys. Rev. Appl. 14, 014015 (2020).
  10. H. Zhang, A. Antoncecchi, S. Edward, I. Setija, P. Planken, and S. Witte, Phys. Rev. Appl. 13, 014010 (2020).
  11. C. Thomsen, H. T. Grahn, H. J. Maris, and J. Tauc, Opt. Commun. 60(1), 55 (1986).
  12. V. E. Gusev and P. Ruello, Appl. Phys. Rev. 5(3), 031101 (2018).
  13. A. Devos and R. Cˆote, Phys. Rev. B 70, 125208 (2004).
  14. J. D. G. Greener, E. de Lima Savi, A. V. Akimov, S. Raetz, Z. Kudrynskyi, Z. D. Kovalyuk, N. Chigarev, A. Kent, A. Patan´e, and V. Gusev, ACS Nano 13(10), 11530 (2019).
  15. L. M. Barker and R. E. Hollenbach, J. Appl. Phys. 43(11), 4669 (1972).
  16. G. I. Kanel, S. V. Razorenov, and V. E. Fortov, ShockWave Phenomena and the Properties of Condensed Matter, Springer-Verlag New York, Inc. (2004).
  17. E. B. Zaretsky and G. I. Kanel, J. Appl. Phys. 110(7), 073502 (2011).
  18. P. Tengdin, W. You, C. Chen, X. Shi, D. Zusin, Y. Zhang, C. Gentry, A. Blonsky, M. Keller, P. M. Oppeneer, H.C. Kapteyn, Zh. Tao, and M. M. Murnane. Sci. Adv. 4 1 (2018).
  19. V. V. Temnov, I. Razdolski, T. Pezeril, D. Makarov, D. Seletskiy, A. Melnikov, and K. A. Nelson, J. Opt. 18(9), 093002 (2016).
  20. J. M. Klopf A. P. Caffrey, P. E. Hopkins, and P. M. Norris, Microscale Thermophysical Engineering 9(4), 365 (2005).
  21. P. E. Hopkins, J. M. Klopf, and P. M. Norris, Appl. Opt. 46(11), 2076 (2007).
  22. S. I. Ashitkov, N. A. Inogamov, P. S. Komarov, Yu. V. Petrov, S. A. Romashevskiy, D. S. Sitnikov, E. V. Struleva, and V. A. Khokhlov, High Temperature 60(2), 192 (2022).
  23. N. A. Inogamov, V. A. Khokhlov, S. A. Romashevskiy, Yu. V. Petrov, V. V. Zhakhovsky, and S. I. Ashitkov, JETP Lett. 117, 104 (2023).
  24. Н. А. Иногамов, В. А. Хохлов, С. А. Ромашевский, Ю. В. Петров, М. А. Овчинников, С. И. Ашитков, ЖЭТФ 165(2), 165 (2024).
  25. N. A. Inogamov, V. V. Zhakhovsky, S. I. Ashitkov, V. A. Khokhlov, V. V. Shepelev, P. S. Komarov, A. V. Ovchinnikov, D. S. Sitnikov, Yu. V. Petrov, M. B. Agranat, S. I. Anisimov, and V. E. Fortov, Contrib. Plasma Phys. 51(4), 367 (2011).
  26. D. P. Blair and P. H. Sydenham, J. Phys. E. 8(8), 621 (1975).
  27. M.A˙ . Ordal, R. J. Bell, R. W. Alexander, L. L. Long, and M. R. Querry, Appl. Opt. 26(4), 744 (1987).
  28. V. E. Gusev and A. A. Karabutov, Laser Optoacoustics, AIP press, American Institute of Physics, N.Y. (1993).
  29. N. A. Inogamov, V. V. Zhakhovskii, S. I. Ashitkov, Yu. V. Petrov, M. B. Agranat, S. I. Anisimov, K. Nishihara, and V. E. Fortov, JETP 107(1), 1 (2008).
  30. H. Kempf, P. Sulzer, A. Liehl, A. Leitenstorfer, and R. Tenne, Commun Phys. 6, 145 (2023).
  31. F. Akhmetov, I. Milov, S. Semin, F. Formisano, N. Medvedev, J. M. Sturm, V. V. Zhakhovsky, I. A. Makhotkin, A. Kimel, and M. Ackermann, Vacuum, 212 112045 (2023).
  32. Yu. V. Petrov and N. A. Inogamov, JETP Lett. 98(5), 278 (2013).
  33. N. A. Inogamov, Yu. V. Petrov, S. I. Anisimov, A. M. Oparin, N. V. Shaposhnikov, D. von der Linde, and J. Meyer-ter Vehn, JETP Lett. 69, 310 (1999).
  34. С. И. Анисимов, Н.А. Иногамов, A.M. Опарин, Известия АН, Механика жидкости и газа 6, 149 (1999).
  35. S. I. Ashitkov, M. B. Agranat, G. I. Kanel’, P. S. Komarov, and V. E. Fortov, JETP Lett. 92(8), 516 (2010).
  36. V. V. Zhakhovskii and N. A. Inogamov, JETP Lett. 92(8), 521 (2010).
  37. X. W. Wang, A. A. Kuchmizhak, X. Li, S. Juodkazis, O. B. Vitrik, Yu. N. Kulchin, V. V. Zhakhovsky, P. A. Danilov, A. A. Ionin, S. I. Kudryashov, A. A. Rudenko, and N. A. Inogamov, Phys. Rev. Appl. 8(4), 044016 (2017).
  38. S. A. Romashevskiy, V. A. Khokhlov, S. I. Ashitkov, V. V. Zhakhovsky, N. A. Inogamov, P. S. Komarov, A. N. Parshikov, Yu. V. Petrov, E. V. Struleva, and P. A. Tsygankov, JETP Lett. 113, 308 (2021).
  39. A. A. Ionin, S. I. Kudryashov, L. V. Seleznev, and D. V. Sinitsyn, JETP Lett. 94, 753 (2012).
  40. V. V. Zhakhovskii, K. Nishihara, S. I. Anisimov, and N. A. Inogamov, JETP Lett. 71(4), 167 (2000).
  41. A. A. Ionin, S. I. Kudryashov, L. V. Seleznev, D. V. Sinitsyn, V. N. Lednev, and S. M. Pershin, JETP 121, 737 (2015).
  42. A. A. Ionin and S. I. Kudryashov, JETP Lett. 104, 573 (2016).
  43. S. I. Kudryashov and A. A. Ionin,Int. J. Heat Mass Transf. 99, 383 (2016).
  44. V. V. Shepelev, Yu. V. Petrov, N. A. Inogamov, V. V. Zhakhovsky, E. A. Perov, and S. V. Fortova, Optics and Laser Technology 152, 108100 (2022).
  45. S. I. Anisimov, V. V. Zhakhovsky, N. A. Inogamov, K. P. Migdal, Yu.V. Petrov, and V. A. Khokhlov, JETP 129(4), 757 (2019).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Российская академия наук