Моделирование нагрева и фотовозбуждения монокристаллического кремния наносекундными лазерными импульсами на длине волны 1.06 мкм при облучении в многоимпульсном режиме

Проведено теоретическое исследование процессов нагрева и фотовозбуждения монокристаллического кремния наносекундным лазерным излучением на длине волны 1.06 мкм. Предложенная физико-математическая модель нагрева учитывает сложную нелинейную динамику коэффициента межзонного поглощения кремния и вклад радиального теплоотвода в процесс остывания кремния между импульсами при многоимпульсном воздействии, что позволяет удовлетворительно согласовывать пороги плавления кремния для различных длительностей импульса из наносекундного диапазона с экспериментальными данными (как при одноимпульсном, так и при многоимпульсном воздействии). Установлено, что при воздействии наносекундных импульсов с длиной волны 1.06 мкм важную роль в процессах фотовозбуждения и нагрева может играть динамический эффект Бурштейна–Мосса. Показано, что при характерных для лазерной многоимпульсной микрообработки кремния режимах (диаметр лазерного пятна меньше 100 мкм, частота следования импульсов около 100 кГц) нельзя пренебрегать радиальным теплоотводом при анализе процессов накопления тепла.