Фазовые переходы в пленках $a$-Si:H на стекле при воздействии мощных фемтосекундных импульсов: проявление нелинейных и нетермических эффектов

Кристаллизация пленок аморфного кремния толщиной 90 нм на стекле при воздействии лазерных импульсов (длина волны 800 нм, длительность импульса 120 фс) исследовалась с применением методик спектроскопии комбинационного рассеяния света и электронной микроскопии. Коэффициент поглощения света с длиной волны 800 нм пленкой $a$-Si:H пробного маломощного излучения мал, но может вырасти вследствие нелинейных эффектов при мощном импульсе. Согласно оценкам, поглощенной в пленке энергии недостаточно для ее нагрева и полного расплава, но достаточно для генерации свободных носителей заряда с концентрацией порядка $10^{22}\,$см$^{-3}$. Электронная и фононная температуры в этом случае сильно различаются, а кремний становится нестабильным. Таким образом, воздействие столь короткого лазерного импульса нельзя свести только к эффектам нагрева и последующим фазовым превращениям через жидкую или твердую фазу.