Нестійкості формування локально розплавлених областей на поверхні напівпровідників у зонах дії лазерних імпульсів

Abstract

Встановлені такі особливості нагрівання напівпровідників під дією імпульсів лазерного випромінювання мілісекундного і секундного діапазонів: (i) в електронно-дірковій плазмі, генерованій лазерним випромінюванням, може відбуватись спонтанне розшарування температури кристалічної ґратки і концентрації носіїв заряду. При цьому виникає додатний зворотний зв’язок між температурою кристалічної ґратки і концентрацією носіїв заряду в області їх флуктуації, який призводить не тільки до підсилення початкових флуктуацій температури, але й до формування в напівпровідниках квазіперіодичних температурних полів великої амплітуди. Неоднорідні температурні поля визначають особливості процесів плавлення, кристалізації і формування рельєфу поверхні напівпровідників в зонах дії лазерного випромінювання; (ii) при дії однорідного лазерного випромінювання з допороговою потужністю (нижчою від значення густини світлового потоку, при якому відбувається однорідне плавлення поверхневого шару напівпровідника) на поверхні кристалів формуються локально розплавлені області. Форма локально розплавлених областей однозначно пов’язана з кристалографічною орієнтацією поверхні напівпровідника. Laser modifications of semiconductors is often performed by pulsed rapid melting and subsequent resolidification. Recently melt instabilities have been found witch result in local melting of semiconductor surfaces. We determined that a spontaneous segregation of a uniform state of temperature of a 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 a crystal lattice and charge carrier concentration in the region of their fluctuation. It causes both amplification of original fluctuations of temperature and generation of Lviv Polytechnic 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 the laser radiation action.