Учет энергетического распределения свободных носителей в скоростных уравнениях, описывающих их динамику при взаимодействии диэлектриков с мощным лазерным излучением

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Проведено исследование динамики свободных носителей в CaF2 , индуцированных мощным фемтосекундным лазерным излучением ближнего (1.24 мкм) и среднего (4.4 мкм) инфракрасного диапазонов. Показано, что при флюенсах лазерного излучения, достаточных для активного действия ударной ионизации, после прохождения лазерного импульса формируется такое распределение носителей по энергии, форма которого не зависит от параметров лазерного излучения (флюенса, длительности, длины волны) и ширины запрещенной зоны материала. При этом средняя кинетическая энергия свободных носителей после действия импульса составляет 0.56 от ширины запрещенной зоны. Учет дисперсионного слагаемого в скоростных моделях динамики носителей позволяет снизить на 30 % расхождение в средней кинетической энергии со статистической моделью Фоккера-Планка. Применение скоростных моделей динамики носителей вместо требующих больших временных и вычислительных ресурсов статистических моделей позволяет проводить расчеты в несколько десятков раз быстрее.

Об авторах

К. В Львов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: lvov.kv14@physics.msu.ru

С. Ю Стремоухов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова; Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: lvov.kv14@physics.msu.ru

Список литературы

  1. S. Ghimire, A. D. DiChiara, E. Sistrunk, U. B. Szafruga, P. Agostini, L. F. DiMauro, and D. A. Reis, Phys. Rev. Lett. 107, 167407 (2011).
  2. E. Goulielmakis and T. Brabec, Nature Photon. 16, 411 (2022).
  3. V. V. Strelkov, V. T. Platonenko, A. F. Sterzhantov, and M. Yu. Ryabikin, Phys.-Uspekhi 59, 425 (2016).
  4. O. Schubert, M. Hohenleutner, F. Langer, B. Urbanek, C. Lange, U. Huttner, D. Golde, T. Meier, M. Kira, S. W. Koch, and R. Huber, Nature Photon. 8, 119 (2014).
  5. N. Sanner, O. Ut'eza, B. Bussiere, G. Coustillier, A. Leray, T. Itina, and M. Sentis, Appl. Phys. A 94, 889 (2009).
  6. M. Lenzner, Int. J. Modern Phys. B 13, 1559 (1999).
  7. E. I. Mareev, B. V.Rumyantsev, and F. V. Potemkin, JETP Lett. 112, 780 (2020).
  8. C. B. Scha er, A. Brodeur, and E. Mazur, Meas. Sci. Technol. 12, 1784 (2001).
  9. S. Yu. Stremoukhov, A. V. Andreev, and O. A. Shoutova, Bull.Russ. Acad. Sci. Phys. 80, 500 (2016).
  10. S. V. Sazonov and N. V. Ustinov, Bull.Russ. Acad. Sci. Phys. 84, 5 (2020).
  11. E. Mareev, A. Pushkin, E. Migal, K. Lvov, S. Stremoukhov, and F. Potemkin, Sci. Rep. 12, 7517 (2022).
  12. E. M. Gershenzon, M. E. Gershenzon, G. N. Gol'tsman, A. M. Lyul'kin, A. D. Sernenov, and A. V. Sergeev, JETP Lett. 46, 226 (1987).
  13. A. S. Epifanov, A. A. Manenkov, and A. M. Prokhorov, JETP 70, 728 (1976).
  14. A. Kaiser, B. Rethfeld, M. Vicanek, and G. Simon, Phys. Rev. B 61, 437 (2000).
  15. L. H. Holway, J. Appl. Phys. 45, 677 (1974).
  16. B. C. Stuart, M. D. Feit, S. Herman, A. M.Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. B 53, 1749 (1996).
  17. B. C. Stuart, M. D. Feit, A. M.Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. Lett. 74, 2248 (1995).
  18. B. Rethfeld, Phys. Rev. Lett. 92, 18740 (2004).
  19. K. V. Lvov, F. V. Potemkin, and S. Yu. Stremoukhov, Materials Today Communications 35, 105594 (2023).
  20. L. V. Keldysh, JETP 10, 509 (1960).
  21. N. Medvedev and B. Rethfeld, J. Appl. Phys. 108, 103112 (2010).
  22. L. V. Keldysh, JETP 47, 1945 (1964).
  23. M. Gryzin'ski, Phys. Rev. 138, A336 (1965).
  24. P. Balling and J. Schou, Rep. Prog. Phys. 76, 036502 (2013).
  25. E. Migal, A. Pushkin, B. Bravy, V. Gordienko, N. Minaev, A. Sirotkin, and F. Potemkin, Opt. Lett. 44, 2550 (2019).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023