1 ДИАГНОСТИКА КАПЕЛЬНОЙ КОМПОНЕНТЫ ЭРОЗИОННОГО ФАКЕЛА Е.В. Хайдуков, А.А. Лотин, В.В. Рочева, О.Д. Храмова, О.А. Новодворский Учреждение Российской академии наук Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН e-mail:
[email protected] The time-of-flight curves of the droplet component of the erosion plume are obtained by the method of erosion products deposition on rotating disk. The expression describing angular distribution of microparticles in the erosion plume is received. The original technique allowing to provide spatial drop selection from the erosion plume is offered and realized. В настоящее время разработка и исследование эффективных методов создания структур пониженной размерности диктуется потребностями быстро прогрессирующих современных нанотехнологий. Изучение способов формирования стабильных наноструктур имеет как фундаментальное, так и прикладное значение. Техника импульсного лазерного напыления (ИЛН) является одним из основных инструментов современных нанотехнологий [1]. К достоинствам импульсного лазерного напыления как метода получения пленок относятся его универсальность по отношению к материалу, возможность практически исключить наличие посторонних примесей, гибкость метода и возможность контроля в процессе роста пленочных структур [2]. При лазерной абляции продуктами эрозии материала мишени являются заряженные частицы, атомы, а также кластеры и микрочастицы. Наличие микрочастиц (капли расплава и осколки мишени), которые попадают и внедряются в растущую пленку – существенный недостаток метода и большая помеха для использования ИЛН при создании качественных нанометровых объектов для промышленного применения [2,3]. На рис. 1 представлено СЭМ изображения участка поверхности пленки оксида цинка с попавшей на нее микрочастицей. Некоторые микрочастицы обладают значительной энергией и при попадании на поверхность тонкой пленки не только ухудшают морфологию поверхности, но и в значительной степени способны приводить к существенным структурным дефектам, деформируя пленку. Рис. 1. СЭМ фотография поверхности пленки ZnO с попавшей на нее микрочастицей ZnO. 2 Для исследования капельной составляющей эрозионного факела был разработан и реализован лабораторный лазерный напылительный стенд на базе вакуумной установки и твердотельного YAG:Nd3+ лазера. Вакуумная камера откачивалась турбомолекулярным насосом ТМН – 150 с остаточным давлением 10-6 Торр. Для абляции использовалось лазерное излучение с длиной волны 1064 нм с энергией в режиме модуляции добротности до 800 мДж с к.п.д. преобразования во вторую гармоники ~ 50%. Для определения времяпролетных характеристик капельной составляющей эрозионного факела использовалась методика осаждения продуктов эрозии на вращающийся диск. Перпендикулярно оси эрозионного факела устанавливался диск, вращающийся с частотой n, перед которым помещался экран с узкой радиальной щелью. Расстояние L между диском и мишенью равнялось расстоянию между мишенью и подложкой при напылении. Запуск лазера синхронизовывался с вращением диска. При смещении диска на определенный угол φ на его поверхность попадают капли, имеющие скорость: 2πnL . (1)