Роль эффекта накопления тепла в многоимпульсных режимах лазерной фемтосекундной структуризации кремния

Представлены к обсуждению результаты количественной оценки эффекта накопления тепла при фемтосекундной лазерной структуризации поверхности кремния. В расчетах применен численно-аналитический метод, в рамках которого динамика электронных процессов и нагрев решетки моделируются численным методом, а стадия остывания описывается на основе аналитического решения. Исследовано влияние многоимпульсного облучения на изменение температуры поверхности: в электронной подсистеме — зависимости коэффициента поглощения от концентрации возбужденных носителей и зависимости поглощательной способности от температуры электронного газа; в решеточной подсистеме – изменение от импульса к импульсу поглощательной способности. Показано, что в низкочастотном режиме следования импульсов, характерном для фемтосекундной микроструктуризации кремния, эффект накопления тепла определяется не остаточной температурой поверхности к приходу следующего импульса, что соответствует традиционным представлениям, а ростом от импульса к импульсу максимального значения температуры, с которой начинается остывание. Накопление остаточной температуры поверхности может сказаться на процессе микроструктурирования при облучении вблизи порога испарения либо при увеличении частоты следования импульсов.