Механизмы формирования субмикро- и микромасштабных отверстий в тонких металлических пленках под действием одиночных нано- и фемтосекундных лазерных импульсов

С помощью электронной и оптической микроскопии исследованы механизмы формирования субмикро- и микромасштабных отверстий в тонких пленках серебра и хрома различной толщины под действием жестко сфокусированных одиночных наносекундных лазерных ИК импульсов в широком (10 – 10⁴ Дж/см²) диапазоне их плотностей энергии. При минимальных плотностях энергии излучения (свыше 5 Дж/см²) обнаружено образование отверстий в результате возникновения паровой полости на границе стекло – металл, взрывным образом отрывающей расплавленную пленку, с характерным радиусом от 2 до 5 мкм, определяющимся латеральной теплопроводностью в пленке в течение лазерного импульса. При плотностях энергии ~1 – 10 кДж/см² формирование более широких отверстий с радиусами от 20 до 40 мкм связано с возникновением эрозионной микроплазмы, нагревающей пленку посредством теплопроводности за время жизни плазмы порядка нескольких микросекунд. Наконец, при максимальных плотностях энергии (более 10 кДж/см²) образование субмиллиметровых отверстий происходит под действием мощной ударной волны, генерируемой в эрозионной микроплазме. Проведен сравнительный анализ с механизмами формирования субмикро- и микромасштабных отверстий на поверхности тех же пленок, возникающих при воздействии одиночных фемтосекундных лазерных импульсов.