Laser-induced periodic surface structures in solids
Анотація
The theory of formation the laser -induced spatial - periodic surface structures in solid state is constructed. The spatial and temporary distribution of temperature on a surface of a solid state which is heated up as a result of interaction a several laser beams (interference patternits surface) with this surface is investigated. The special method of calculation the temperature field, which non-stationary and periodic in space, in a general case is realized. It is shown, that the maximum of heating up is observed at centers of beams and temperature quickly falls down with a movement to edge of a periodic structure. With rather large sections of beams it is possible to reach almost uniform heating up, when the ratio of beam size to a period of structure makes 0,8.
Посилання
Birnbaum M.J. Semiconductor surface damage produced by ruby lasers // Apll. Phys. – 1965. – V. 36. – № 11. – P. 3688 – 3691.
Коротеев Н.И., Шумай И.Л. Нелинейно-оптическая диагностика состояния и быстрых лазер-индуцированных фазовых превращений поверхности полупроводников // Физические основы лазерной и пучковой технологии. – Т. 1. – М.: ВИНИТИБ, 1988. – С. 49.
Емельянов В.И., Семиногов В.Н. Лазер-индуцированные неустойчивости рельефа поверхности и изменение отражательной и поглощательной способностей конденсировнных сред // Физические основы лазерной и пучковой технологии. – Т. 1. – М.: ВИНИТИБ, 1988. – С. 118.
Lasgni A., Holzapfel C., Muklich F. Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy // Adv. Eng. Matter. – 2005. – V. 7, № 6. – Р. 487 – 491.
Interference pattern from an array of coherent laser beams / Y. Lu, J. Barhen, Y. Braiman, J.X. Zhong // J. Vac. Sci. Technol. – 2002. – V. B20(6). – P. 2602 – 2605.
Muklich F., Lasagni F., Daniel C. Laser interference metallurgy – periodic surface pattering and formation of intermetallics // Intermetalics. – 2005. – V. 13. – P. 437 – 442.
Daniel C., Muklich F., Liu Z. Periodical micro-nano-structuring of metallic surfaces by interfering laser beams // Appl. Surf. Sci. – 2003. – V. 208 – 209. – P. 317 – 321.
Yu F., Li P., Muklich F. Laser interference lithography as a new and efficient techoque for micropattering of biopolymer surface // Biomaterials. – 2005. – V. 26. – P. 2307 – 2312.
Veith M., Daniel C., Muklich F. Periodical micro-structurind of hydride containing metastable aluminumoxide using laser interference metallurgy // Adv. Eng. Mat. – 2005. – V. 7, № 1-2. – P. 27 – 29.
Liu.K.W., Gachot C., Muklich F. Combinatorial experiment in Ni-Ti thin films by laser interference structuring // Appl. Surf. Sci. – 2005. – V. 247 – P. 550 – 555.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. – М.: Наука, 1986. – 300 c.
Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. – М.: Наука, 1964. – 220 c.
Suresson C., Anderson-Engels. A mathematical model for predicting the temperature distribution in laser-induced hyperthermia. Experimental evaluation and applications // Phys. Med. Biol. – 1995. – V. 40 – P. 2037 – 2052.
Burgess D., Stair P.C., Weitz E. Calculations of the surface temperature rise and deposition temperature in alser-induced thermal deposition // J. Vac. Sci. Technol. – 1986. – V. A4(3). – P. 1352 – 1366.
Armon E., Zving Y., Soldan. A. Metal drilling with CO2 laser beam. 1. Theory // J. Apll. Phys. – 1989. – V. 65, № 12. – P. 4995 – 5002.
Yibas B.S., Sami M., Shuja S.Z. Laser-induced thermal stresses on steel surface // Opt. and Lasers in Engineering. – 1998. – V. 30. – P. 25 – 37.
El-Adawi M.K., Shalaby S.A., Elshehawey E.F. Laser heating and melting of thin films with time-dependent absorptance. II. An exact solution for time intervals greater than the transit time // J. Apll. Phys. – 1989. – V. 65, № 10. – P. 3781 – 3785.
Conde J.C., Lusquinos F., Gonzales P. Temperature distribution an a mayerial heated by laser radiation: modeling and application // Vacuum. – 2002. – V. 64. – P. 259 – 366.
Oane M., Apostol D. Mathematical modeling of two-photon thermal fields in laser-solid interaction // Optics & Laser Technology. – 2004. – V. 36. – P. 219 – 222.
Hasan A.F, El-Nicklawy M.M., El-Adawi M.K. Heating effects induced by pulsed laser in semi-infinite target in view of the theory of linear systems // Optics & Laser Technology. – 1996. – V. 28, № 5. – P. 337 – 343.
Shen Z.H., Zhang S.Y., Lu L. Mathematical modeling of laser induced heating and melting in solids // Optics & Laser Technology. – 2001. – V. 33. – P. 533 – 537.
Rantala T., Levoska J. A numerical simulation method for the laser-induced temperature distribution // J. Appl. Phys. – 1989. – V. 65, № 12. – P. 4475 – 4479.
Yibas B.S., Faisal M., Shuija S.Z. Laser pulse heating of steel surface and flexural wave analysis // Opt. and Laser Eng. – 2002. – V. 37. – P. 62 – 83.
El-Adawi M.K., Shalaby S.S. Laser heating of two-layer system with temperature dependent front surface absorbtance // Vacuum. – 1995. – V. 46, № 1. – P. 37 – 42.
El-Adawi M.K., Abdel M.A., Shalaby S.A. Laser heating of a two-layer system with constant surface absorption: an exact solution // Int. Jor. Heat Mass Transf. – 1995. – V. 38, № 5. – P. 947 – 952.
El-Adawi M.K., Shalaby S.A.. Laser heating and melting of thon films with time-dependent absorptance: An exact solution for time intervals less than or equal to the transit time // J. Apll. Phys. – 1988. – V. 53, № 7. – P. 2212 – 2216.
El-Adawi M.K., Shalaby S.A. Laser melting of solids – An exact solution for time intervals greater than the transit time // J. Apll. Phys. – 1986. – V. 60, № 7. – P. 2265 – 2216.
El-Adawi M.K., Elshehawey E.L. Heating a slab induced by a time-dependent laser irradiance – An exact solution // J. Appl. Phys. – 1986. – V. 60. – P. 2250 – 2255.
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
