Формирование конических микроструктур при импульсном лазерном испарении твердых тел

Исследовано возникновение и развитие крупномасштабных самоорганизующихся микроструктур на поверхности монокристаллического Si и ряда других материалов (Gе, Тi) при их испарении импульсным лазерным излучением (лазер на парах меди, λ = 510.6 нм, τ = 20 нс). Формирование структур происходит при многоимпульсном лазерном воздействии (~10⁴ импульсов с плотностью энергии 1 — 2 Дж/см²) в отсутствиe оптического пробоя среды над поверхностью мишени в диапазоне давлений 1 — 10⁵ Па и широком диапазоне углов падения лазерного пучка на поверхность. Структуры представляют собой конусы с углом при вершине ~20 — 25°, растущие навстречу лазерному пучку. Показано, что пространственный период структур, развивающихся в процессе лазерного испарения, определяется периодом волн, возникающих на поверхности расплава, и составляет 10 — 20 мкм. Методами дифракции рентгеновского излучения установлено, что модифицированная область подложки имеет поликристаллическую структуру и состoит из кристаллитов с размерами от 40 до 70 нм в зависимости от давления окружающей атмосферы.