Анизотропное микро- и наноструктурирование пленок аморфного кремния фемтосекундными лазерными импульсами

Показано, что облучение пленок аморфного гидрогенизированного кремния фемтосекундными лазерными импульсами (1.25 мкм) приводит к формированию поверхностного рельефа в виде одномерных решеток с периодом 1.20±0.02 мкм, ориентация которых определяется направлением вектора поляризации использованного излучения и совокупной дозой экспозиции. В облученных областях пленок зарегистрировано присутствие нанокристаллической фазы кремния, объемная доля которой составляет от 40 до 67% согласно анализу спектров комбинационного рассеяния света. Наблюдаемые процессы микро- и наноструктурирования обусловлены возбуждением поверхностных плазмон-поляритонов и нанокристаллизацией в приповерхностной области соответственно в поле мощных фемтосекундных лазерных импульсов. Также в результате лазерной обработки с большой совокупной дозой экспозиции происходит формирование полиморфных модификаций кремния Si-III и Si-XII. В результате фемтосекундной лазерной нанокристаллизации пленки зарегистрированы рост проводимости на 3 порядка по сравнению с необлученной аморфной поверхностью и анизотропия данной величины, объясняемая неравномерным распределением интенсивности в поперечном сечении лазерного луча и анизотропией формы сформированного микрорельефа.