Известия РАН. Серия физическая, 2020, T. 84, № 12, стр. 1682-1695

Нанооптика тонкопленочных лазерно-индуцированных топологических структур на поверхности твердого тела: фундаментальные явления и их приложения

С. Н. Багаев 1, С. М. Аракелян 2*, А. О. Кучерик 2, Д. Н. Бухаров 2, О. Я. Бутковский 2

1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук,
Новосибирск, Россия

2 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
Владимир, Россия

* E-mail: arak@vlsu.ru

Поступила в редакцию 15.07.2020
После доработки 10.08.2020
Принята к публикации 26.08.2020

Аннотация

Рассмотрены лазерно-управляемые модификации структуры и топологии поверхностных слоев твердого тела, используемые для реализации заданных характеристик у объектов различного предназначения. Проанализированы структурные фазовые переходы в твердом теле, зависящие от размера наночастиц (нанокластеров), которые индуцируются лазерным излучением. Выполнено моделирование процессов распространения поверхностных состояний в рамках диффузионной модели и клеточных автоматов.

DOI: 10.31857/S0367676520120066

Список литературы

  1. Григорьянц А.Г. Технологические процессы лазерной обработки: Уч. пособ. для вузов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 684 с.

  2. Панченко В.Я., Голубев В.С., Васильцов В.В. и др. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок. М: Физматлит, 2009. 669 с.

  3. Евстюнин Г.А., Журавель В.М., Буханова И.Ф. // Ритм машиностр. 2017. № 5. С. 38.

  4. Ковш И.Б. // Фотоника. 2008. № 3. С. 7.

  5. Казарян М.А. Оптические системы с усилителями яркости. Труды Физического института им. П.Н. Лебедева. М.: Наука, 1991. 150 с.

  6. Аракелян С.М., Кучерик А.О., Прокошев В.Г. и др. Введение в фемтонанофотонику. Фундаментальные основы и лазерные методы управляемого получения и диагностики наноструктурированных материалов. М.: Логос, 2015. 744 с.

  7. Ковш И.Б. // Лазер-информ. 2020. № 11–12(674–675). С. 1.

  8. Кульчин Ю.Н., Вознесенский С.С., Гамаюнов Е.Л. и др. // Квант. электрон. 2020. Т. 50. № 5. С. 475; Kulchin Yu.N., Voznesensky S.S., Gamayunov E.L. et al. // Quant. Electron. 2020. V. 50. № 5. P. 475.

  9. Аракелян С.М., Худайберганов Т.А., Истратов А.В. и др. // Опт. и спектроск. 2019. Т. 127. № 7. С. 125; Arakelian S.M., Khudaberganov T.A., Istratov A.V. et al. // Opt. Spectrosс. 2019. V. 127. № 1. P. 121.

  10. Достовалов А.В., Корольков В.П., Терентьев В.С. и др. // Квант. электрон. 2017. Т. 47. № 7. С. 631; Dostovalov A.V., Korolkov V.P., Terentyev V.S. et al. // Quant. Electron. 2017. V. 47. № 7. P. 631.

  11. Guk I., Shandybina G., Yakovlev E. // Opt. Quant. Electron. 2016. V. 48. № 2. P. 1.

  12. Остапенко И.А., Заботнов С.В., Шандыбина Г.Д. и др. // Изв. РАН. Cер. физ. 2006. Т. 70. № 9. С. 1315; Ostapenko I.A., Zabotnov S.V., Golovan L.A. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2006. V. 70. № 9. P. 1503.

  13. Вейко В.П., Волков С.А., Заколдаев Р.А. и др. // Квант. электрон. 2017. Т. 47. № 9. С. 842; Veiko V.P., Volkov S.A., Zakoldaev R.A. et al. // Quant. Electron. 2017. V. 47. № 9. P. 842.

  14. Козадаев К.В. // Квант. электрон. 2016. Т. 46. № 1. С. 16; Kozadaev K.V. // Quant. Electron. 2016. V. 46. № 1. P. 16.

  15. Анисимов С.И., Лукьянчук Б.С. // УФН. 2002. Т. 172. № 3. С. 301; Anisimov S.I., Luk’yanchuk B.S. // Phys. Usp. 2002. V. 45. № 3. P. 293.

  16. Yang G. Laser ablation in liquids: principles and applications in the preparation of nanomaterials. CRC Press, 2012. 1192 p.

  17. Гололобов В.М., Кононенко В.В., Конов В.И. // Квантовая электроника. 2016. Т. 46. №12. С. 1154; Gololobov V.M., Kononenko V.V., Konov V.I. // Quant. Electron. 2016. V. 46. № 12. P. 1154.

  18. Кононенко Т.В., Пивоваров П.А., Хомич А.А. и др. // Квант. электрон. 2018. Т. 48. № 3. С. 244; Kononenko T.V., Pivovarov P.A., Khomich A.A. et al. // Quant. Electron. 2018. V. 48. № 3. P. 244.

  19. Khorkov K., Kochuev D., Chkalov R. et al. // Proc. 1st Int. Nonlin. Dynamics Conf. (NODYCON 2019). V. III. Springer Nature Switzerland, 2020. P. 131.

  20. Kutrovskaya S., Arakelian S.M., Kucherik A.O. et al. // Laser Phys. 2019. V. 29. № 8. Art. № 085901.

  21. Arakelian S.M., Chestnov I.Yu., Istratov A.V. et al. // Proc. 1st Int. Nonlin. Dynamics Conf. (NODYCON 2019). V. III. Springer Nature Switzerland, 2020. P. 121.

  22. Скотт Э. Нелинейная наука: рождение и развитие когерентных структур. М: Физматлит, 2007. 560 с.

  23. Багаев С.Н., Прокошев В.Г., Кучерик А.О. и др. // Докл. Академии наук. 2004. Т. 395. № 2. С. 183; Bagaev S.N., Prokoshev V.G., Kucherik A.O. et al. // Dokl. Phys. 2004. V. 49. № 3. P. 146.

  24. Abramov D.V., Arakelian S.M., Kucherik A.O. et al. // Proc. SPIE. 2007. V. 6732. Art. № 67320A.

  25. Бурцев А.А., Бутковский О.Я. // В сб. Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. № 10. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2018. С. 187.

  26. Антонов Д.Н., Бурцев А.А., Бутковский О.Я. Тез. докл. VIII Всеросс. конф. молод. учен. Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2013. С. 21.

  27. Horsthemke W., Lefever R. Noise-induced transitions. Theory and application in physics, chemistry and biology. Springer Series in Synergetics, 1984. 332 p.

  28. Gardner M. // Sci. Amer. 1970. V. 223. № 4. P. 120.

  29. Alstrøm P., Leão J. // Phys. Rev. E. 1994. V.49. № 4. P. R2507.

  30. Шабунин А.В. // Прикл. нелин. динам. 2019. Т. 27. № 2. С. 5.

  31. Нижегородцев Р.М., Секерин В.Д., Лисафьев С.В. // Вопр. нов. эконом. 2012. Т. 3. № 23. С. 39.

  32. Бухаров Д.Н., Аракелян С.М. // Вопр. иннов. эконом. 2020. Т. 10. № 3.

  33. Антипов А.А., Аракелян С.М., Кутровская С.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2016. Т. 80. № 7. С. 896; Antipov A.A., Arakelian S.M., Kutrovskaya S.V. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2016. V. 80. № 7. P. 818.

  34. Васильев И. // Вект. выс. технол. 2020. Т. 47. № 2. С. 7.

  35. Москалев П.В. // ЖТФ. 2009. Т. 79. № 6. С. 1; Moskalev P.V. // Techn. Phys. The Russ. J. Appl. Phys. 2009. V. 54. № 6. P. 763.

  36. Kucherik A., Kutrovskaya S., Osipov A. et al. // Sci. Rep. 2019. V. 9. P. 3438.

  37. Kavokin A., Kutrovskaya S., Kucherik A. et al. // Superlatt. Microstruct. 2017. № 111. P. 335.

  38. Антипов А.А., Аракелян С.М., Бухаров Д.Н. и др. // Хим. физ. и мезоскопия. 2012. Т. 14. № 3. С. 401.

  39. Аракелян С.М., Кучерик А.О., Худайберганов Т.А., Бухаров Д.Н. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 3. С. 322; Arakelian S.M., Kucherik A.O., Khudaiberganov T.A., Bukharov D.N. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. № 3. P. 245.

  40. Заботнов С.В., Куракина Д.А., Кашаев Ф.В. и др. // Квант. электрон. 2020. Т. 50. № 1. С. 69; Zabotnov S.V., Kurakina D.A., Kashaev F.V. et al. // Quant. Electron. 2020. V. 50. № 1. P. 69.

  41. Lévy-Bertrand F., Klein T., Grenet T. et al. // Phys. Rev. B. 2019. № 99. Art. № 094506.

  42. Кресин В.З., Овчинников Ю.Н. // УФН. 2008. Т. 178. № 5. С. 449; Kresin V.Z., Ovchinnikov Yu.N. // Phys. Usp. 2008. V. 51. № 5. P. 427.

  43. Li Y., Terzic J., Baity P.G. et al. // Sci. Adv. 2019. V. 5. № 6. Art. № eaav7686.

  44. Аракелян С.М., Евстигнеев В.Л., Казарян М.А. и др. // Альтерн. энергет. и экол. (ISJAEE). 2018. Т. 31. № 36. С. 71.

  45. Arakelian S.M., Evstyunin G.A., Kucherik A.O. et al. // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Engin. 2020. V. 896. Art. № 012133.

Дополнительные материалы отсутствуют.