Нестійкості формування поверхні розділу фаз у зонах дії імпульсного лазерного випромінювання на напівпровідники

Abstract

Встановлено, що в електронно-дірковій плазмі, індукованій у напівпровідниках дією імпульсного лазерного випромінювання, відбувається розшарування температури кристалічної решітки і концентрації носіїв заряду. Крім того, існує додатний зворотний зв’язок між температурою кристалічної решітки і концентрацією носіїв заряду в області їх флуктуації. Вказаний зв’язок зумовлює як підсилення флуктуацій температури, так і призводить до формування у напівпровідниках квазіперіодичних температурних полів великої амплітуди. Неоднорідні температурні поля визначають особливості процесів плавлення, кристалізації і формування рельєфу поверхні в зонах дії лазерного випромінювання. Запропоновані математичні моделі динаміки формування поверхні, коли флуктуації фронту проплавів виникають уздовж вибраного вектора хвилі. Результати комп’ютерного моделювання динаміки формування поверхні проплаву на основі цієї математичної моделі добре узгоджуються з експериментальними даними і вказують на фрактальний характер формування поверхні проплаву. We determined that spontaneous segregation of uniform temperature state of crystal lattice and charge carrier concentration can take place in electron-hole plasma, generated by laser radiation. Besides, there exists a positive opposite connection between the temperature of crystal lattice and charge carrier concentration in the region of their fluctuation. It causes both amplification of original fluctuation of temperature and generation of quasi-periodic temperature fields of large amplitude in semiconductors. The nonuniform temperature fields determine the features of the surface relief formation in the zone of laser radiation action. The mathematical model of the surface profiles dynamics, when the instability of the front of melt arises along a chosen wave vector, is proposed. The results of computer simulation of interface dynamics of solitary melted region on the base this mathematical model good fits experimental data and indicate the fractal character of their formation.