Лазерно-стимулированные микроструктурные процессы в конденсированных средах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

На правах рукописи

УДК 538.975: 535.21:548.4 548.4.001

БАНИШЕВ Александр Федорович

ЛАЗЕРНО-СТИМУЛИРОВАННЫЕ МИКРОСТРУКТУРНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕДАХ

Специальность: 01.04.21-"Лазерная физика"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва- 2004

Работа выполнена в Институте проблем лазерных и информационных технологий Российской Академии наук

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Доктор физико-математических наук, профессор Доктор физико-математических наук, профессор Доктор физико-математических наук, профессор

ПЛОТНИКОВ

Геннадий Семёнович МАЛЮТА Дмитрий Дмитриевич БУБЛИК

ВладимирТимофеевич

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Научный центр волновых исследований ИОФ РАН

Защита состоится "/-Т* " 2004г. в /■Т""<?°час

на заседании диссертационного совета Д501.001.31 в Московском государственном универ ситете им. М.ВЛомоносова по адресу: 119899, г. Москва, Ленинские горы, МГУ, улАкадемика Хохлова, д.1, Корпус нелинейной оптики, аудитория им. С.ААхманова

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ

Автореферат разослан

'/Л- 2004 г.

УЧЕНЫЙ секретарь

диссертационного совета Д 501.001.31 к.ф.-м.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Во многих современных технологиях обработки (модификации поверхности) материалов используется лазерное излучение (лазерное легирование, отжиг, термообработка, нанесение покрытий и т.д.)- Возможность локально воздействовать на участки поверхности размером до долей микрона, высокая скорость нагрева и мобильность в управлении лазерным лучом делают методы лазерной модификации материалов все более привлекательными. Однако наряду с очевидными преимуществами использования лазерного излучения для обработки материалов, воздействие мощного излучения может сопровождаться рядом нежелательных последствий, связанных с генерацией дефектов, структур дефектов, неоднородным плавлением и образованием периодических структур рельефа поверхности. Особенно критично наличие дефектов влияет на свойства кристаллических материалов имеющих микронные и субмикронные размеры. Именно такого размера элементы используются в современной электронике.

Другой, важный в практическом отношении пример, где генерация и накопление дефектов приводят к необратимым изменениям свойств материала: -это разрушение оптических элементов (зеркал, оптических покрытий и т.д.) находящихся длительное время под воздействием мощного лазерного излучения (особенно импульсно-периодического).

Для выбора оптимальных режимов лазерной обработки материалов и создания стойких к воздействию лазерного излучения оптических элементов, необходимо детальное знание механизмов генерации, взаимодействия и накопления структурных дефектов.

Возможность лазерной генерации в кристаллах (диэлектриках, полупроводниках, металлах) высокой концентрации структурных дефектов (вакансий, междоузлий, дислокаций, пор) -давно известное явление. Однако до настоящего времени не до конца понятыми остаются механизмы аномально высокой лазерно-стимулированной диффузии дефектов. механизмы

образования и роста макродефектов (дислокаций, кластеров) в инициируемых лазерным излучением неоднородных полях температуры и концентрации точечных дефектов, а также механизмы формирования упорядоченных структур макродефектов (упорядоченных структур дислокаций, кластеров). Как правило, твердофазное разрушение материала связано именно с ростом макродефектов.

При воздействии на материалы лазерных импульсов с плотностью мощности выше порога плавления, на поверхности расплава могут наблюдаться упорядоченные структуры рельефа поверхности. Для плоской геометрии эти структуры достаточно хороша изучены и изложены в ряде книг, обзоров и в большом количестве оригинальных, работ. В ряде практических приложений мощных лазеров (в лазерной резке, пробивке отверстий) подобные структуры часто образуются на поверхности расплава в канале проплавления (КП) и остаются на его стенках после остывания расплава, тем самым ухудшая качество обработки. Формирование упорядоченных структур-это фундаментальное физическое явление, связанное с развитием неустойчивостей рельефа поверхности расплава к действию различных сил: капиллярных, термокапиллярных, давления отдачи паров, испарительных. Исследование (особенно экспериментальное исследование) динамики движения расплава в КП и формирования поверхностных структур представляет серьезные трудности и до настоящего времени существует потребность в экспериментальных работах в этом направлении.

Целью работы является выявление закономерностей и механизмов лазерно-стимулированных процессов генерации, взаимодействия и самоорганизации структурных дефектов и рельефа поверхности в конденсированных средах (в тонких металлических пленках, в приповерхностном слое полупроводников, металлов и на поверхности расплава на стенках канала проплавления). В частности:

1. Определение особенностей газофазного осаждения металлических пленок на неоднородно нагретую поверхность и определение механизмов приводящих к разрушению пленок

2. Установление последовательности генерации структур дефектов в поверхностном слое полупроводников и влияние их на неоднородное плавление поверхности полупроводников (на примере кремния) при воздействии миллисекундных импульсов Кё3+:УАОлазера.

3. Выявление механизмов и построение модели «твердофазного разрушения поверхности полупроводников (на примере кремня) при импульсно-периодическом воздействии субмикросекундных импульсов Кё3+:УЛО лазера в вакууме и в атмосфере различных газов.

4. Выявление механизмов деформационно-стимулированной люминесценции хрупких металлических пластин и тонких металлических пленок возникающей при воздействии лазерных импульсов

5. Экспериментальное исследование механизмов формирования рельефа поверхности расплава на стенках канала проплавленя и определение зависимости скорости её образования от давления и типа окружающего газа и плотности мощности воздействующего лазерного излучения.

Научная новизна работы

Выполнен цикл экспериментальных работ направленный на изучение новых механизмов генерации, взаимодействия и самоорганизации структурных дефектов в тонких металлических пленках, в поверхностном слое полупроводников и металлов, а также формирования рельефа поверхности расплава на стенках КП при воздействии лазерного излучения 1. Обнаружено новое явление, представляющее собой образование упорядоченных структур пор в металлических пленках при их лазерном осаждении на неоднородно нагретую поверхность. Определены критические режимы осаждения, приводящие к образованию структур пор. Для интерпретации наблюдаемого явления предложена модель пористо-

деформационной неустойчивости (ПДН), которая качественно согласуется с экспериментальными результатами.

2. Впервые зарегистрированы обратимые (релаксирующие после окончания лазерного импульса) дислокационные структуры. Определены условия и последовательность генерации обратимых и необратимых дислокационных структур на поверхности кремния при воздействии лазерного излучения.

3. Обнаружен эффект аномально продолжительной деформации поверхности кремния возникающий при воздействии лазерных импульсов в газовой атмосфере. Установлено, что наблюдаемый эффект связан с лазерно-стимулированной, ускоренной диффузией атомов окружающего газа в приповерхностный слой и образованием медленно релаксирующих локальных неоднородностей, представляющих собой дислокации в окружении повышенной концентрации атомов газа.

4. Установлены механизмы и предложена физическая модель роста дислокаций при импульсно-периодическом воздействии коротких лазерных импульсов в вакууме и в атмосфере окружающего газа, качественно описывающая разрушение поверхности полупроводников (на примере монокристаллического кремния).

5. Зарегистрирована деформационно-стимулированная люминесценция хрупких мелкодисперсных металлов. Установлена связь между порогом возбуждения люминесценции и дисперсностью материала.

6. Зарегистрирован колебательный режим движения (абляции) расплава из канала проплавления при воздействии миллисекундных лазерных импульсов на металлы. Обнаружена новая форма крупномасштабных структур рельефа поверхности на стенках КП (спиралеподобная структура), характеризующая форму колебательного движения расплава по стенкам канала (вид неустойчивости рельефа поверхности расплава).

б

Практическая ценность работы:

1. Предложены рекомендации по выбору режима осаждения пленок при котором, можно избежать образования структур пор и тем самым получать однородные, с хорошей адгезией пленки.

2. Результаты исследования деформационно-стимулированной люминесценции могут быть использованы для создания бесконтактного, неразрушающего метода диагностики дефектов и начальной стадии разрушения твердых тел.

3. Результаты исследования зависимости скорости образования канала проплавления от давления внешней атмосферы могут быть использованы в таких практических приложениях, как глубоководная лазерная резка и сварка.

4. Результаты по многоимпульсному разрушению поверхности полупроводников могут быть использованы в технологии лазерной обработки полупроводников для определения критических параметров используемого лазерного излучения.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Обнаружение и определение основных характеристик нового явления образования упорядоченных структур пор в пленках в процессе их осаждения из газовой фазы на неоднородно нагретую поверхность. Образование упорядоченных структур пор зависит от условий осаждения (скорости осаждения, градиента температуры) и наблюдается в местах где пленка достигает критической толщины.

2. Результаты экспериментального определения последовательности микроструктурных изменений в приповерхностном слое монокристаллического кремния обусловленных твердофазной генерацией дефектов и структур дефектов при воздействие миллисекундных импульсов №3+:УАО лазера. Полученные экспериментальные результаты позволили установить, что до определенного, порогового значения плотности энергии назерного импульса имеет место генерация обратимых структур дефектов (структур дислокаций), которые релаксируют после окончания лазерного импульса, а выше

необратимых (сохраняющихся) структур дислокаций. Неоднородное плавление поверхности начинается в местах пересечения линий дислокаций и связано с понижением порога плавления поверхности по Е„ в этих местах.

3. Физическая модель и подтверждающие ее экспериментальные результаты исследования твердофазного разрушения поверхности монокристаллического кремния при импульсно-периодическом воздействии субмикросекундных импульсов №3+:УЛО лазера в вакууме и в атмосфере окружающего газа. Твердофазное разрушение поверхности в вакууме определяется конкуренцией процессов роста дислокаций за время действия лазерного импульса и их релаксацией в период между импульсами. В атмосфере окружающего газа на разрушение поверхности оказывает существенное влияние лазерно-стимулированная диффузия газа в приповерхностный слой материала.

4. При импульсной- пластической деформации- хрупких мелкозернистых металлов с низкой подвижностью дислокаций может возбуждаться люминесценция. Возможной причиной люминесценции являются реакции взаимодействия зернограничных дислокаций с примесями, локализованными в межзеренной области.

5. Развитие неустойчивостей в расплаве на стенках канала проплавления образующегося при воздействии лазерного излучения, может приводить к формированию как крупномасштабных некогерентных (с периодом

мкм.), так и мелкомасштабных когерентных (с периодом где волны

лазера) упорядоченных структур рельефа поверхности стенок канала. Крупномасштабные структуры определяют колебательную форму выноса (абляции) расплава из канала проплавления. Наличие высокого внешнего давления оказывает существенное влияние на развитие неустойчивостей и на формирование упорядоченных структур. Апробация работы:

Основные результаты диссертации обсуждались на семинарах ИПЛИТ РАН, ИОФАН, ФИАН, МГУ и ТРИНИТИ, а также докладывались на национальных и международных конференциях:

VII-Всесоюзной конференции по взаимодействию оптического излучения с веществом, Ленинград, 1988, 1990, 1996гг., Всесоюзном семинаре "Лазерная техника и технология", Вильнюс, 1988г., ХШ-Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике", 1988, 1991, 1998, 2001гг., И-Всесоюзном симпозиуме по ВТСП, Харьков, 1988г., И-Всесоюзной конференции по ВТСП, Киев, 1989г., Ш-Всесоюзной конференции "Применение лазеров в народном хозяйстве", Шатура, Моск.обл., 1989г., Всесоюзной конференции "Физика и применение твердотельных лазеров", Москва, 1990г., IntConf. on Advanced Materials and Laser Technology ALT'92, IOFAN, Moscow, 1992г., VII-Международной конференции "Оптика лазеров", Санкт-Петербург, 1993, Всесоюзной конференции "Лазерные технологии-93", Шатура, Моск.обл., 1993г., The International Symposium on High Power Lasers and Laser Applications, Vienna, Austria, 1994, IntConf. ILLA-98, Shatura, Moscow region, Russia, 1998, 2001гг, Международной конференции по росту и физике кристаллов. Москва, Россия, 1998, 2000, 2002гг, Advanced High-Power Laser and Applications AHPLA '99, Osaka, Japan, 1999, Russian-German laser simposium, Vladimir-Suzdal, 2000, International Symposium Laser technologies and lasers, LTL'2001, Plovdiv-Smolyan, Bulgaria, 2001, Conference on Lasers, Applications and Technologies, LAT-2002, Moscow, Russia, 2002.

Личный вклад автора

В диссертацию вошли результаты исследований проведенных автором в ИПЛИТ РАН. Автором поставлены научные задачи, выбраны пути их решения и предложены методы и схемы экспериментальных исследований. Все вошедшие в диссертацию оригинальные результаты получены либо самим автором, либо при его определяющей роли.

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 25 статьях в различных журналах. Кроме этого результаты работы опубликованы в 16 статьях в трудах SPIE, 3 статьях в трудах школ и 3 препринтах, а также в тезисах докладов

более чем 45 различных конференций. Список публикаций приведен в конце диссертации в списке литературы.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Материал диссертации изложен на 285 страницах машинописного текста, содержит 78 рисунков, 1 таблицу, библиографию из 284 наименований.

Краткое содержание работы

Во введении обосновывается актуальность исследований, анализируется современное состояние работ в этом направлении и определяются цели и конкретные задачи, которые предполагается решить в работе.

Первая глава посвящена исследованию механизмов генерации, взаимодействия и самоорганизации структурных дефектов в тонких металлических пленках в процессе их осаждения на поверхность подложки с неоднородным распределением температуры. Для получения неоднородного распределения температуры на поверхности подложки использовалось лазерное излучение. Осаждение пленок проводилось методом пиролитического разложения паров карбонилов на неоднородно нагретой таким способом подложке. Кратко изложены экспериментальная установка и методика осаждения. Обнаружено, что при определенных режимах осаждения в пленке наблюдается явление образования периодических структур пор. На рис.1 показан характерный вид пленки с периодической структурой концентрических сквозных пор. Определены режимы осаждения и измерены критические параметры осаждаемой пленки (скорость осаждения, толщина пленки, распределение толщины пленки вдоль подложки, распределение температуры вдоль подложки) при которых наблюдается образование периодических структур пор.

Рис.1. а) периодическая структура пор в пленке, период структуры <3=30-40 мкм., Ь) отдельная пора прописанная на профилометре "Та^ер", ширина поры 5<0 4 мкм

Показано, что при определенных условиях осаждения начинается периодическое отслоение пленки по местам скопления пор. Измерены основные параметры образующихся структур пор:-период структур и зависимость периода от температуры и градиента температуры. Измерения толщины пленок проводилось на интерферометре "Zygo", а измерения параметров структур на профилометре "Та1у$1ер". Установлено, что образование структур пор зависит от скорости осаждения пленки и, что существуют режимы осаждения, при которых можно избежать образования структур пор и таким образом получать качественные пленки с высокой адгезией с подложкой. Обсуждаются основные механизмы, определяющие пространственное распределение дефектов (пор) в пленке. Дана интерпретация наблюдаемого явления. Согласно модели, предложенной в работах [1,5,7], образование периодических кольцевых структур пор происходит в результате развития пористо-деформационно-тепловой неустойчивости (ПДН), физический механизм которой состоит в следующем. Известно, что в пленках получаемых из газовой фазы содержится высокая концентрация пор [Г]. При превышении определенной скорости осаждения (роста пленки) концентрация пор достигает некоторой критической концентрации, и однородное распределение становится неустойчивым. Возбуждение затравочной изгибной

деформации в пленке приводит к образованию периодически повторяющихся областей растяжения и сжатия. Вследствии деформационно-индуцированного дрейфа в областях сжатия пленки скапливаются вакансии, а в областях растяжения поры. Это усиливает затравочные деформации и таким образом организуется положительная обратная связь, приводящая к неустойчивости связанных между собой деформационной и концентрационной гармоник. В результате в областях растяжения достигается высокая неравновесная плотность пор и как следствие возможно образование макропор. С учетом симметрии задачи (условий осаждения пленки) это приводит к образованию концентрических скоплений из пор. В местах скопления пор уменьшается адгезия пленки с подложкой, в результате происходит периодическое отслоение пленки от подложки.

Исследовалось влияние структурных дефектов на свойства ВТСП пленок полученных методом лазерного испарения мишени из керамики YbaCuO с последующим осаждением продуктов испарения на соответствующую подложку. По спектрам эмиссии продуктов испарения показано, что при испарении мишени и транспортировке продуктов испарения к подложке происходит частичная потеря кислорода, в результате чего нарушается стехиометрия напыляемых пленок по кислороду и образуется значительное количество дефектов структуры:-кислородных вакансий, что согласно существующим представлениям понижает температуру сверхпроводящего перехода. При напылении в атмосфере кислорода, в результате взаимодействия продуктов испарения с кислородом, происходит восполнение недостающего кислорода, и таким образом пленки получаются стехиометричного состава.

Исследовалось влияние радиационного дефектообразования (генерации» вакансий) в кислородной подрешетке ВТСП пленок, возникающего при облучении их ионами №+, на сверхпроводящие свойства пленок. Установлено, что с увеличением дозы облучения, и таким образом с увеличением концентрации вакансий в кислородной подрешетке, происходит падение температуры сверхпроводящего перехода ВТСП пленок.

Во второй главе диссертации представлены результаты исследования процессов генерации, взаимодействия и самоорганизации структурных дефектов в приповерхностном слое кремния возникающих при воздействии миллисекундных импульсов лазера с р-поляризацией и непрерывного

излучения лазера. Описана экспериментальная установка,

применяемые методы диагностики и методика исследований. Диагностика изменений рельефа поверхности в процессе воздействия лазерного импульса осуществлялась по зеркальному и дифракционному рассеянию луча пробного лазера. После лазерного воздействия, поверхности образцов подвергались травлению и далее исследовались с помощью оптического микроскопа и на профилометре. В ряде опытов, для выявления нестабильных структур дефектов, облучение образцов лазерными импульсами осуществлялось непосредственно в травителе. На рис.2 показаны структуры на поверхности кремния полученные при разных режимах облучения.

Показано, что образование структур дислокаций (Д-решеток) на поверхности кремния начинается при плотностях энергии, меньших порога локального плавления и имеет пороговый характер: при ]ЕЛ<6.5 Дж/см2 структур на поверхности кремния не зарегистрировано, при на

поверхности формируются нестабильные структуры дислокаций, которые быстро релаксируют после окончания лазерного импульса; при Е„>7.5 Дж/см2 образование структур дислокаций имеет необратимый характер. Установлено, что дислокационная структура на поверхности (100) кремния является суперпозицией двух, направленных соответственно по кристаллографическим осям X и У, дислокационных структур (структур линий скольжения дислокаций). Следует отметить, что на возможность образования структур дислокаций на поверхности кремния при воздействии миллисекундных лазерных импульсов, ранее обращалось внимание в работе [2*]. Показано, что в местах пересечения линий дислокаций, при 8.5<Е„<35 Дж/см2, начинается локальное плавление поверхности и формирование упорядоченной ячеистой структуры. Увеличение плотности ячеек и их слияние

приводят к образованию периодической структуры (решеток) неоднородного плавления поверхности с постоянным периодом (^«З-З.бмкм. и ориентацией определяемой взаимной ориентацией вектора Е лазерного излучения и кристаллографических осей кремния.

Дальнейшее увеличение Ел>35 Дж/см2 приводит к формированию решетки, период и ориентация которой определяются параметрами лазерного излучения (И-решетки), в результате на поверхности наблюдается суперпозиция решеток с зависящим и независящим от длины волны лазера периодом. При больших Ел преобладают И-решетки.

Рис.2. а)Увеличение М=500, Е„=6 5Дж/см\ поверхность кремния после облучения непосредственно в травитече, Ь) М=250, Е.,=7 5Дж/см2, на облученном участке поверхности после обработки в травителе проявляется структура дислокаций в виде прямых линий ориентированных вдоль кристалтографических направ тений, с) М=250, Ел=12Дж/см2, локальное плавление начинается на пересечениях линий дислокаций, г) М=250. Г. IУ С,=35Дж/сч2, решетка с независящим от длины воины лазерного изл>чения периодом <1=3+3 5мкм образованная в результате слияния локальных лунок плавления

Показано, что при длительном облучении (t=60-70 с) поверхности кремния непрерывным лазерным излучением имеет место генерация упорядоченных структур дислокаций [9].

Интерпретация экспериментальных результатов проводится на основе теории диффузионно-деформационной неустойчивости (ДДН) предложенной в работах [9,11]. Появление Д-структур решеток при воздействии миллисекундных лазерных импульсов связывается с процессом генерации и упорядочения точечных дефектов в тонком (толщиной порядка приповерхностном слое полупроводника [11]. Действие лазерного излучения приводит к генерации большого числа точечных дефектов (вакансий и междоузлий) в приповерхностном слое полупроводника. Пространственно-однородное поле точечных дефектов с концентрацией Па0 ПРИ превышении определенной критической концентрации становится неустойчивым, и

развивается ДДН с образованием либо протяженных дефектов (пор или дислокационных петель), либо с образованием периодических решеток скоплений точечных дефектов. Механизм ДДН состоит в следующем. Локальная флуктационная фурье-гармоника концентрации дефектов пл приводит к появлению сил деформирующих упругий континуум и

создающих фурье-гармонику деформации i_=div(u), где и - вектор смещения среды. Поскольку в поле деформаций дефект обладает энергией где

то это вызывает появление потоков дефектов направленных

к потенциальным деформационным ямам. Это усиливает исходную амплитуду затравочной фурье-гармоники концентрации дефектов, так что при возникает неустойчивость. В результате дефекты автолокализуются в созданных ими же самими потенциальных ямах. ДДН стабилизируется нелинейностью упругого континуума. В местах скопления точечных дефектов начинается образовывание дислокационных петель.

Механизм упорядочения дислокаций при воздействии непрерывного лазерного излучения связан с межплоскостным перераспределением дислокаций за счет деформационно-индуцированного дрейфа вакансий [9].

В третьей главе диссертации исследуются процессы твердофазного разрушения поверхности кремния при импульсном и импульсно-периодическом воздействии субмикросекундных импульсов излучения Nd:YAG: -лазера с допороговой плотностью мощности I<Im, где Im-порог плавления поверхности. Диагностика изменений рельефа поверхности в процессе лазерного облучения осуществлялась по диффузному рассеянию луча пробного He-Ne лазера. В ряде случаев проводилась последующая обработка образцов в травителе (состав травителя позволял выявлять дислокации и микротрещины) и исследование с помощью оптического микроскопа. Теоретически процессы многоимпульсной генерации и накопления дефектов, ранее рассматривались например, в работе [3*] для металлов и в работе [4*] для полупроводников.

Исследовалось влияние окружающей атмосферы и типа газа на процесс генерации дефектов в поверхностном слое и порог разрушения поверхности. С этой целью эксперименты проводились в вакууме (Р=102 Torr.) и в атмосфере (Ргази1 атм.) различных газов:-активных (кислород, азот, углекислый газ) и пассивных (инертные газы гелий, аргон, криптон).

Исследования в вакууме Установлено, что при воздействии одиночного импульса с плотностью мощности вплоть до порога плавления твердофазного разрушения поверхности не происходит. Твердофазное разрушение наблюдается только при импульсно-периодическом воздействии. Построена зависимость критического числа лазерных импульсов NC(I,T), (где минимальное необходимое число лазерных импульсов, воздействие которых приводит к появлению диффузного рассеяния зондирующего луча поверхностью) от их плотности мощности и периода следования см.рис.З. На рис.4 показаны изменения (разрушение) поверхности после воздействия лазерных импульсов.

Анализ полученных зависимостей NC(I,T), а также исследования изменений структуры поверхности образцов позволяют заключить, что разрушение поверхности связанно с генерацией и ростом дислокаций.

Качественно, образование и увеличение размера дислокации радиус дислокационного диска после воздействия к импульсов) в зависимости от числа лазерных импульсов к можно интерпретировать следующим образом. В течение действия лазерного импульса происходит разогрев тонкого поверхностного слоя толщиной , см и генерация в нем

значительной концентрации точечных дефектов.

Рис 3. Зависимости критического числа от плотности мощности и периода следования лазерных импульсов ЫС=Ы(1, т):

а) 1=3.4х106 Вт/см2, Ь) 1=3.1x10'Вт/см2, с) 1=2.8x106 Вт/см2, <1) 1=2.5x106 Вт/см2

За время между импульсами температура быстро падает до начальной, а концентрация дефектов в результате взаимной рекомбинации, диффузии и стока уменьшается, в результате прекращается рост дислокаций и начинается обратный процесс- релаксация дислокаций.

Конкуренция процессов роста и релаксации дислокаций, в конечном итоге, и определяет разрушение поверхности

Исследования в атмосфере газов Обнаружено, что воздействие одиночного субмикросекунднного лазерного импульса на кремний в атмосфере окружающего газа, инициирует появление аномально продолжительного по времени скачка интенсивности рассеянного излучения пробного луча

л_ ».Ль,-1* - -Г| ?г: г****. а Щ Й? — .»'*, : 4 А* 1 с 1 * 3 - - ] - ¿с. ^ „ « | —1 * 1 ^ -■ . - -ш----. г ■-

^^¿К'ТЬ^ 1 ; . ] г 'Ж*- м | 1 1 — # 1 Ь- « | ' **>•_£?' > 1 *" - Л 1 .............. 'V.-------- ! < г * • [ г" 1 * >

Рис.4. Фотографии поверхности образцов после облучения (1=2 8х106 Вт/см2, т=20 мс) и обработки в травителе (время облучения 1 - 10 с 2 - 20 с, 3 - 50 с, 4 - 100 с)

Длительность аномального рассеяния составляет -0 5 с, что почти на шесть порядков превышает длительность воздействующего лазерного импульса Для выяснения причин аномального рассеяния исследования проводились в различных газах- в активных газах, таких как кислород, азот, углекислый газ, способных образовывать химические соединения с кремнием при высоких температурах и инертных газах-гелий, аргон, криптон которые не образуют соединений Выбранные газы существенно отличаются друг от друга также

атомными размерами (в несколько раз), химической активностью, растворимостью в кремнии (на несколько порядков) и коэффициентами диффузии (на несколько порядков).

Показано, что порог (по I) появления аномального пика рассеяния на кремнии зависит от типа окружающего газа:- наименьший порог наблюдается в атмосфере гелия, а максимальный в атмосфере криптона см.рис.5.

а) б)

Рис.5, а) Изменение порогового значения приводящего к появлению аномального рассеяния в среде различных газов, б) Зависимость интенсивности рассеянного излучения от типа окружающего газа при одинаковом I (1=2 5х106Вт/см2)

Наблюдаемые аномалии в рассеянии зондирующего излучения связываются с образованием нестабильных локальных неоднородностей (рассеивающих центров) в приповерхностном слое. Локальные неоднородности образуются в результате генерации дислокаций и лазерно-стимулированной диффузии атомов окружающего газа в приповерхностный слой, и представляют собой систему "дислокация + облако примесных атомов".

Четвертая глава посвящена исследованиям механолюминесценции (МЛ) хрупких мелкодисперсных материалов возбуждаемой импульсными пластическими термодеформациями при воздействии лазерных импульсов.

Для проведения исследований был приготовлен набор металлический пластин из W, Мо, (хрупкие мелкодисперсные материалы с низкой

подвижностью дислокаций) и из А1, Си, Т (пластичные материалы с высокой подвижностью дислокаций) с толщинами-от 50мкм. - до 500мкм., и набор пленок из этих же материалов с толщинами «1-2 мкм., напыленные на кварцевые подложки. Импульсная деформация образцов осуществлялась воздействием миллисекундных и субмикросекундных импульсов Кё:УАО лазеров. Регистрация МЛ осуществлялась с тыльной по отношению к воздействующему лазерному лучу стороны образца. Контроль состояния исследуемой поверхности проводился с помощью оптического и атомно-силового микроскопов.

Установлено, что в хрупких мелкодисперсных металлах в вольфраме и в молибдене при импульсной термодеформации может возбуждаться МЛ.

Измерены характерные значения интенсивности МЛ в исследованных материалах. Показано, что имеется тенденция к росту пороговых значений термонапряжений необходимых для возбуждения МЛ, с уменьшением

толщины образца см.рис.6. На рис.7 для сравнения показаны характерные значения для мелкодисперсных пленок из разных материалов.

Получены спектральные зависимости интенсивности МЛ вольфрама и молибдена в диапазоне нм, возбуждаемой воздействием лазерных

импульсов. Показано, что МЛ вольфрама и молибдена имеют широкий спектр и наблюдаются во всем исследуемом спектральном диапазоне.

Особенности строения исследованных материалов - малые размеры дислокационных ячеек (субзерен), отсутствие дислокаций внутри ячеек, развитая структура субзеренных границ и деформация присходящая значительной степени за счет межзеренного проскальзывания, позволяют предположить, что механолюминесценция их обусловлена активацией реакций взаимодействия зернограничных дислокаций с примесными состояниями, локализованными в межзеренной области (в результате туннельных переходов). Полученные результаты и предлагаемый подход к их обьяснению в целом коррелируют с результатами других авторов известными из литературы,

например см. [5*]. Предложенная модель позволяет качественно интерпретировать результаты экспериментов.

Рис.6

Рис.7.

Рис.6. Измеренная зависимость пороговой плотности мощности лазерного импульса Ц(Ь) необходимой для возбуждения механолюминесценции в молибдене от толщины 11 образца и соответственно рассчитанные зависимости пороговых температур Т^П«, (Н)]. и термонапряжений 0,1,(1,1,), (Ь=1. 100.200.300, 400, 500мкм ) Рис.7. Пороговые значения температуры: Т,ь[1,н(10] и термонапряжений оиЛд)» необходимые для возбуждения МЛ в различных пленках мкм.)

В пятой главе исследуются механизмы формирования структур рельефа поверхности на стенках канала проплавления и скорость движения дна канала в металлах при воздействии миллисекундных и субмиллисекундных импульсов Nd:YAG лазера. Исследования проводились на воздухе, в вакууме и в атмосфере газов (кислород, аргон) при давлениях до 15 атмосфер. Для выявления вклада окисления на формирование рельефа поверхности стенок и скорость образования канала, исследования проводились в разных по химической активности газах: кислороде (активный газ) и аргоне (инертный газ).

Построены зависимости скорости движения дна канала проплавления v(I,P) от плотности мощности лазерного импульса и давления окружающего газа. Показано, что вид зависимостей v(I,P) в атмосфере кислорода и аргона существенно различаются. В кислороде, при повышенных значениях (1,Р), скорость образования канала заметно выше, чем в аргоне.

Рис. 8. Пульсирующий режим пробивки пластины из нержавеющей стали а)-при 1=2 5 10' Вт/см2, Ь)-при 1=4 10* Вт/см\ кривая 1-лазерный импульс, 2- интенсивность проходящего лачерного излучения в момент пробивки пластины

Зависимости v(I,P) состоят из нескольких характерных участков, наличие которые вероятно связано со сменой механизмов удаления расплава из канала при увеличении I.

а) б)

Рис. 9. а) крупномасштабная спиралеподобная структура с шагом <1=30-40 мкм на дне канала, образец вольфрам, б) мелкомасштабная структура с периодом <1==Х (Х=1 Об мкм ) па стенках канала, образец никель

Обнаружен пульсирующий режим образования сквозного канала проплавления (пробивки) металлических пластин см.рис.8. Зарегистрированы колебания температуры дна канала. Частота колебаний температуры хорошо коррелирует с пульсирующим режимом пробивки пластин, что дает основание полагать, что колебания температуры связаны с колебательным характером вытеснения (абляции) расплава из канала проплавления.

Обнаружена новая форма крупномасштабной периодической структуры представляющей собой спиралеобразную модуляцию рельефа поверхности стенок канала с шагом d~30-40 мкм. см рис.9а.

Установлено, что наряду с крупномасштабными структурами имеет место образование на стенках канала мелкомасштабных периодических структур с периодом d-1-З мкм. (период меняется по глубине), и ориентацией направленной по касательной к стенкам канала (штрихи решетки направлены вглубь каверны) см.рис.9б. Подобные структуры вероятно вносят существенный вклад в поглощение лазерного излучения. Мелкомасштабные структуры имеют интерференционную природу и для "плоской" геометрии достаточно полно изучены. Для гидродинамики расплава в канале проплавления значительный интерес представляют крупномасштабные структуры.

Обсуждаются возможные механизмы образования крупномасштабных упорядоченных структур, связанные с развитием неустойчивости рельефа поверхности расплава к действию термокапиллярных сил (термокапиллярная неустойчивость-ТКН) и давлению отдачи паров (капиллярно-испарительная неустойчивость-КИН). При интерпретации экспериментальных результатов и проведении оценок использовались результаты работы [6*].

Развитие неустойчивостей во многом определяется скоростью вклада энергии лазерного излучения в зону облучения. Наличие повышенного внешнего давления может изменить газодинамику испарения и разлета паров, в результате изменится вклад энергии и условия развития неустойчивостей. Обнаружено, что с повышением давления окружающего газа подавляется

тенденция к формированию рельефа поверхности на стенках канала проплавления.

Основные результаты и выводы по работе. I. Исследование процессов дефектообразования в пленках:

1. Обнаружено явление образования периодических структур пор в металлических пленках в процессе их газофазного осаждения на неоднородно нагретую с помощью лазерного излучения подложку. Измерены основные характеристики структур (время образования, период, распределение вдоль поверхности подложки).

2. Установлено, что в местах скопления пор начинается отслоение пленки от подложки. Указаны режимы осаждения при которых можно избежать образования структур пор и разрушения пленки.

3. По спектрам эмиссии продуктов испарения показано, что при импульсном лазерном напылении ВТСП пленок в атмосфере кислорода, стехиометрический состав пленок обеспечивается за счет доставки недостающего кислорода в виде окислов YO, BaO, CuO.

П. Исследование процессов дефектообразования в поверхностном слое кремния:

1. Обнаружено, что в зависимости от плотности энергии воздействующего на поверхность (100) монокристаллического кремния лазерного импульса

может образоваться либо обратимая структура дислокаций, которая быстро релаксирует после окончания лазерного импульса, либо необратимая структура дислокаций, которая сохраняется после окончания лазерного импульса.

2. Показано, что локальное плавление поверхности начинается на пересечениях линий дислокаций. Увеличение плотности локальных участков плавления и их слияние вдоль кристаллографических направлений приводит к формированию периодической структуры неоднородного плавления поверхности с

независящим от длины волны лазера периодом. Ориентация структуры (вдоль X или У) определяется ориентацией вектора поляризации лазерного излучения Е относительно кристаллографических осей.

3. Установлено, что в условиях вакуума (Р=10"2 Тогг.), воздействие на поверхность кремния одиночного субмикросекундного импульса

лазера с плотностью мощности вплоть до порога плавления не приводит к твердофазному разрушению поверхности. Твердофазное разрушение наблюдается только при импульсно-периодическом воздействии.

4. Построена зависимость критического числа лазерных импульсов (где

минимальное необходимое число лазерных импульсов, воздействие которых в вакууме приводит к появлению диффузного рассеяния поверхностью зондирующего луча) от их плотности мощности и периода следования.

5. Анализ полученных зависимостей МС(1,Т), а также исследования изменений структуры поверхности образцов позволяют заключить, что разрушение поверхности кремния в вакууме связанно с генерацией дислокаций и определяется конкуренцией процессов роста дислокаций за время действия лазерного импульса и их релаксацией в период между лазерными импульсами.

6. Обнаружено, что воздействие одиночного субмикросекунднного лазерного импульса на кремний в атмосфере окружающего газа, инициирует появление аномально продолжительного по времени всплеска рассеяния пробного луча поверхностью. Длительность аномального рассеяния составляет -0.5 с, что почти на шесть порядков превышает длительность воздействующего лазерного импульса.

7. Показано, что порог (по I) появления аномального пика рассеяния на кремнии зависит от типа окружающего газа:- наименьший порог наблюдается в атмосфере гелия, а максимальный в атмосфере криптона. Наблюдаемые аномалии в рассеянии зондирующего излучения связываются с лазерно-стимулированной, ускоренной диффузией атомов окружающего газа (примесных атомов) в поверхностный слой и образованием нестабильных локальных неоднородностей (рассеивающих центров) в поверхностном слое

представляющих собой систему "дислокация + облако примесных атомов", которые медленно релаксируют после окончания лазерного импульса за счет выхода (низкопороговой диффузии) примесных атомов по ядрам дислокаций на поверхность.

III. Исследование деформаиионно-стимулированной люминесценции металлов:

1. Показано, что при импульсной лазерной термодеформации хрупких, мелкозернистых металлов вольфрама и молибдена может возбуждаться МЛ. Особенности строения этих материалов - малые размеры дислокационных ячеек (субзерен), отсутствие дислокаций внутри ячеек и развитая структура субзеренных границ позволяют заключить, что деформация этих материалов в значительной степени происходит вследствии межзеренного проскальзывания, а люминесценция обусловлена активацией реакций взаимодействия зернограничных дислокаций с примесными состояниями локализованными в межзеренной области.

2. Установлено, что существует тенденция роста пороговых значений термонапряжений необходимых для возбуждения МЛ с уменьшением толщины (размеров зерен) образца.

3. Показано, что МЛ вольфрама и молибдена имеют широкий спектр и наблюдается во всем исследуемом спектральном диапазоне.

IV. Исследование процессов формирования рельефа поверхности на стенках канала проплавления при воздействии лазерных импульсов на металлы:

1. Обнаружена новая форма крупномасштабной периодической структуры, которая представляет собой спиралеподобную модуляцию рельефа поверхности стенок канала проплавления и является следствием развития нового типа неустойчивости движения расплава в канале проплавления.

2. Зарегистрирован колебательный режим образования сквозного канала проплавления (пробивки) металлических пластин. Зарегистрированы колебания

температуры дна канала проплавления: Установлена корреляция между периодом колебаний температуры дна канала, проплавления и периодом пробивок, что указывает на колебательный режим удаления (абляции) расплава из канала проплавления.

3. Построены зависимости скорости образования канала проплавления в металлах при воздействии миллисекундных и субмиллисекундных лазерных импульсов на воздухе, в вакууме и в атмосфере газов (кислород, аргон) при давлениях до 15 атмосфер. Показано, что скорость образования канала проплавления зависит от типа и давления окружающего газа и максимальна в атмосфере кислорода. Установлено, что с повышением давления окружающего газа подавляется тенденция к формированию рельефа поверхности на стенках канала проплавления.

Цитируемая литература:

Г. Палатник Л.С., Черемский П.Г., Фукс МЛ., /Поры в пленках., М.: Энергоиздат, 1982.

2*. Вейко В.П., Имас Я.А., Либенсон М.Н., Шандыбина Г.Д., Яковлев Е.Б., //Известия АН СССР сер. физ., 1985, Т. 49, № 6, С. 1236

3*. Бойко В.И., Лукьянчук Б.С., Царев Е.Р.. Лазерная генерация неравновесных дефектов в твердом теле, //Труды ИОФАН, 1991, Т. 30, С. 4*. Володин Б.Л., Емельянов В.И., Шлыков Ю.Г.. //Квантовая электроника, 1993, Т. 20, № 1, С. 57.

5*. К.Б. Абрамова, А.И. Русаков, А.А. Семенов, И.П. Щербаков. //ФТТ 40, б, 957 (1998).

6 *. В.С.Голубев. Анализ моделей динамики глубокого проплавления материалов лазерным излучением, //Шатура, Препринт №83, 1999, с. 161

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. В.Н.Баграташвили, А.Ф.Банишев, С.А.Гнедой, В.И.Емельянов, В.Н.Семиногов, К.С.Мерзляков, ВЛ.Панченко, А.Н.Жерихин. Образование периодических кольцевых структур рельефа при лазерном осаждении металлических пленок, //Препринт НИЦТЛ АН СССР, г.Шатура, №32, 1987г.

2. С.В.Антоненко, В.Н.Баграташвили, А.Ф.Банишев, СА.Гнедой, Е.А.Казначеева и др., Лазерное напыление ВТСП-пленок, //XIII-Международная конференция по когерентной и нелинейной оптике, Минск, Тезисы докладов, 6-9 сентября, 1988г., т. 1, с.10.

3. С.В.Антоненко, В.Н.Баграташвили, А.Ф.Банишев, А.Ф.Басков, С.А.Гнедой,

A.Н.Жерихин и др. Исследование влияния пораметров лазерного излучения, температуры и отжига в атмосфере кислорода на свойства ВТСП-пленок при лазерном напылении, //Препринт НИЦТЛ АН СССР, г.Шатура, №44,1988г.

4. Баграташвили В.Н., Банишев А.Ф., Казначеева Е.А. Исследование продуктов лазерного испарения YBa2Cu307 при напылении ВТСП-пленок, //Сверхпроводимость: физика, химия, техника, т. 2, №9,144(1989).

5. V.N.Bagratashvili, A.F.Banishev, S.A.Gnedoy, V.I.Emel'yanov, A.N.Jerikhin, K.S.Merzljakov, V.Ya.Panchenko, V.N.Seminogov. Formation of Periodic Ring Structures of Relief and Voids Under Laser Vapor Deposition of Thin Films, //Applied Physics, A 52,438(1991).

6. А.Ф.Банишев, М.М.Новиков. Исследования структурных изменений поверхности кремния, возникающих под действием лазерного излучения, //VIII-Всесоюзная конференция по взаимодействию оптического излучения с веществом, Ленинград, Тезисы докладов, 6-11 сентября, 1990г., с.183.

7. В.Н.Баграташвили, А.Ф.Банишев, С.А.Гнедой, В.И.Емельянов,

B.Н.Семиногов, К.С.Мерзляков, В.ЯЛанченко, А.Н.Жерихин. Эффект образования периодических структур пор при осаждении металлических пленок, //Поверхность, №2,115(1991).

8. A.F.Banishev, I.M.Chistykov. Dynamics of the development of microrelief structure on silicon surface under action of Nd:YAG -laser pulses, // International Conference on Coherent and Nonlinear Optics, USSR, Leningrad, Technical Degest, 1991. voLl, p.35.

9. А.Ф.Банишев, БЛ.Володин, В.И.Емельянов, К.С.Мерзляков. Образование периодических структур дислокаций при лазерном воздействии на поверхность полупроводников, //ФТТ, т.32, №9,2529(1990).

10. А.Ф.Банишев, М.М.Новиков. Структурные изменения поверхности кремния под действием лазерного излучения, //Препринт НИЦТЛ АН СССР, г.Шатура, №73,1991г.

11. A.F.Banishev, V.I.Emel'yanov, M.M.Novikov. Defect Odering and Changes in Silicon Surface Morphology under Linearly Polarized Millisecond Pulsed Laser Irradiation, //Laser Physics, vol.2, №2,178(1992).

12. А.Ф.Банишев, М.М.Новиков. Структурные изменения поверхности кремния под действием лазерного излучения, //Физика и химия обработки материалов, №1,50(1992).

13. А.Ф.Банишев, Л.В.Новикова. Образование- обратимых и необратимых структурных дефектов на поверхности кремния под действием лазерного импульса, //Физика и химия обработки материалов, №4,55(1992).

14. A.F.Banishev, L.V.Novikova, M.M.Novikov. Formation of Reversible and Anreversible Structural Defects on Silicon Surface Under Laser Pulse Effect, //Proc. SPIE, vol.1856,193(1993).

15. A.F.Banishev, E.A.Balykina. Destruction of silicon and copper surface under pulsed and pulse periodic action ofNd:YAG laser, //Proc. SPIE, vol.2993,149(1997).

16. А.Ф.Банишев, Е.А.Балыкина. Разрушение поверхности кремния и меди при импульсном и импульсно-периодическом воздействии NdiYAG-лазера, //Квантовая электроника, т.24, №6,557(1997).

17. А.Ф.Банишев, В.С.Голубев, А.Ю.Кремнев. Особенности деформации поверхности кремния облучаемой импульсами YAG:Nd лазера связанные с

генерацией дефектов в поверхностном слое. //Международная конференция по росту и физике кристаллов, Москва, Россия, Тезисы докладов, 17-19 ноября, 1998г, с.247

18. А.Ф. Банишев, В.С.Голубев, АЮ.Кремнев. Разрушение поверхности кремния в твердой фазе при воздействии импульсов Nd:YAG лазера, //Квантовая электроника, т.25, №10,941(1998)

19. A.F.Banishev, V.S.Golubev, AYu.Kremnev. Emission of particles by solid-phase laser-induced destruction of silicon surface, //Proc. SPIE, vol.3734,271(1999).

20. A. F. Banishev, V.S.Golubev, A. Yu. Kremnev. Abnormal increase of time of oxygen diffusion with oxidation of silicon surface under action of powerful laser pulses, //Advanced High-Power Laser and Applications AHPLA '99, Osaka, Japan, Technical Degest, 1-5 November, 1999, p.144

21." A.F. Banishev, V.S. Golubev, A.Yu. Kremnev. Variation of deformation response of silicon surface due to surface layer saturation with defects under pulsed and pulse-periodic laser radiation, //Proc. SPIE, vol.3688,387(1999).

22. A.F. Banishev, V.S. Golubev, AYu. Kremnev. Abnormal increase of time of oxygen diffusion with oxidation of silicon surface under action of powerful laser pulses, //Proc. SPIE, vol.3888,339(2000).

23. А.Ф. Банишев, В.С.Голубев, АЮ.Кремнев. Влияние дефектообогащенного поверхностного слоя на динамику деформации поверхности кремния при, воздействиии импульсного и импульсно-периодического лазерного излучения. //Известия РАН, сер.физ., т.63,№10,1964(1999).

24. АФ.Банишев, В.С.Голубев, АЮ.Кремнев. Накопление дислокаций в поверхностном слое монокристаллического Si(100) при импульсно-периодическом лазерном облучении, //IX Национальная конференция по росту кристаллов, Москва, ИК РАН, Тезисы докладов, 16-20 октября, 2000г, с.408.

25. AF.Banishev, V.S.Golubev, A.Yu.Kremnev. Influence of oxidation on processof particle emission from silicon surface at solid-phase laser destruction, //ICONO-2001, XVII-International Conference on Coherent and Nonlinear Optics, Minsk,

Belarus, Technical Degest, 26 June-1 July, 2001, p.60

26. A.F.Banishev, V.S.Golubev, A.Yu.Kremnev. Investigation of regimes of structural defect accumulation and relaxation on silicon surface under periodic-pulse laser radiation, Russian-German laser simposium, //Proc. SPIE, vol. 4429,89(2001).

27. А.Ф. Банишев, В.С.Голубев, А.Ю.Кремнев. Аномальная диффузия газов на облучаемой короткими лазерными импульсами поверхности кремния, //Труды межвузовской школы "Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике и медицине", 13-14 ноября, МГУ, Москва, с.101-105,2001г.

28. А.Ф.Банишев, В.С.Голубев, А.Ю.Кремнев, Твердофазное лазерное разрушение поверхности кремния в атмосфере различных газов, //International Symposium Laser technologies and lasers " LTL'2001", Plovdiv-Smolyan, Bulgaria, Technical Degest, September 23-26,2001, p.25.

29. A.F.Banishev, V.S.Golubev, A.Yu.Kremnev. Paculiarities of solid-phase silicon surface destruction with laser in air and in vacuum, //Proc. SPIE, vol. 4644, 162(2001).

30. А.Ф. Банишев, В.С.Голубев, А.Ю.Кремнев. Инициируемая воздействием лазера аномальная диффузия кислорода в обогащенном дефектами поверхностном слое кремния, //Письма в ЖТФ, т.26, вып.2,8(2000).

31. А.Ф. Банишев, В.С.Голубев, А.Ю.Кремнев. Генерация и накопление дислокаций на поверхности кремния при воздействии импульсно-периодического излучения NdrYAG-лазера, //ЖТФ, т.71, №8,33(2001).

32. Банишев А.Ф., Чистяков И.М. Динамика развития микрорельефа на поверхности кремния под действием мощного лазерного импульса, //Квантовая электроника, т.19, №5,449(1992).

33. A.F.Banishev, I.M.Chistykov. Dynamics of the development of microrelief structure on silicon surface under action of YAG:Nd-laser pulses, //Proc. SPIE, vol.1856,213(1993).

34. A.F.Banishev, V.S.Golubev, M.M.Novikov, O.D. Khramova. Oscillatory regime of metallic plate breakdown under laser beam, //Proc. SPIE, vol.2257,14(1993)

35. A.F.Banishev, V.S.Goiubev, O.D.Khramova. Study of the Keyhole Formation Dynamics under the High-Power Laser Pulse Action upon Metals, //Laser Physics, voU, No.6,H98(1993).

36. А.Ф.Банишев, В.С.Голубев, М.М.Новиков, СД.Храмова. Колебательный режим пробивки металлов импульсом лазерного излучения, //Изв. АН СССР, сер.физ., т.57, №12,99(1993).

37. A.F.Banishev, V.S.Golubev, A.M.Zabelin. The International Symposium on High Power Lasers and Laser Applications, //Proc. SPIE, vol.2207,248(1994).

38. A.F.Banishev, V.S.Golubev, V.D.Dubrov. Influence of external pressure and gas type on mechanism and velocity of metal punching with Nd:YAG-laser pulses, //Proc. SPIE, vol.3093,318(1996).

39. А.Ф.Банишев, В.С.Голубев, В.Д.Дубров. Влияние внешнего давления и типа газа на механизм и скорость пробивки металлов импульсами YAGrNd-лазера, //Квантовая электроника, т.23, №11,1029(1996).

40. A.F.Banishev, V.Ya.Panchenko, A.V.Shishkov. Mechanoluminescence of metal surface initiated by Nd:YAG laser pulses, //Proc. SPIE, vol.3734,275(1999).

41. A.F. Banishev, V.Ya. Panchenko, A.V. Shishkov. ICONO-98, XVI-International Conference on Coherent and Nonlinear Optics, Mechanoluminescence of metal surface initiated by Nd:YAG laser pulses, //Symposium: Fundamental Aspects of Laser-Matter Interaction. Moscow, Russia, Technical Degest, 29 June-3 July, 1998, p.54.

42. A.F.Banishev, V.Ya.Panchenko, A.V.Shishkov. Peculiarities of metal surface glow under YAG:Nd laser pulses, //Proc. SPIE, vol3688,382(1999).

43. А.Ф.Банишев, В.Я.Панченко, А.В.Шишков. Нетепловое свечение поверхности металлов инициируемое термодеформациями при воздействии лазерных импульсов, //ФТТ, т.41, вьш.9,1538(1999).

44. А.Ф. Банишев, В.Я. Панченко, А.В Шишков. Нетепловое свечение поверхности W, возникающее при импульсном лазерном воздействии, //Известия РАН, сер.физ., Т.63, №10,2013(1999).

45. А.Ф.Банишев, В.Я.Панченко, А.В.Шишков. Исследование деформационно-стимулированного, нетеплового свечения тонких металлических пластин и пленок, //Известия РАН, сер.физ., т.66, №7,976(2002).

46. A.F.Banishev, V.Ya.Panchenko, A.V.Shishkov. Triboluminescence of tungsten initiated by termodeformations under laser action, Russian-German laser simposium, //Proc. SPIE, vol. 4429,139(2001).

47. А.Ф. Банишев, В.Я. Панченко, А.В Шишков. Особенности механолюминесценции тонких металлических пластин и пленок возбуждаемой воздействием лазерных импульсов, //Труды межвузовской школы "Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике и медицине", 13-14 ноября, МГУ, Москва, с.96-100,2001г.

48. A. F. Banishev, V.Ya. Panchenko, A. V. Shishkov. Deformation stimulated emission of light from thin metal film surface, //Proc. SPIE, vol. 4644,182(2001)

49. A.F.Banishev, V.Ya.Panchenko, A.V.Shishkov. Investigation of the Mechanoluminescence Spectrum of Tungsten Excited with Laser Pulses, //Laser Physics, № 8, vol. ll, 926(2001).

50. А.Ф.Банишев, В.Я.Панченко, А.В.Шишков. Люминесценция тонких пластин и пленок молибдена возбуждаемая импульсными термодеформациями, //Х-Национальная конференция по росту кристаллов, Москва, ИК РАН, Тезисы докладов, 24-29 ноября, 2002г, с.612

51. А.Ф. Банишев, В.Я. Панченко, А.В Шишков. Нетепловое свечение тонких пластин и пленок молибдена, возбуждаемое воздействием лазерных, //Труды III межвузовской школы "Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике и медицине", 18-19 ноября, МГУ, Москва, с.96-100,2002г.

52. А.А. Банишев, А.Ф. Банишев, В.Я. Панченко, А.В. Шишков. Механолюминесценции мелкозернистых металлических пленок возбуждаемой длинными и короткими лазерными импульсами, // Труды IV- межвузовской научной школы молодых специалистов "Концентрированные потоки

энергии в космической технике, электронике и медицине", 17-18 ноября, МГУ, Москва, с.28-32,2003г.

53. A.F.Banishev. "Laser-induced processes of structural defects generation and interaction in semiconductors and metals", ILLA-2003, VHI-Internation Conference Laser and laser-information technologies: Fundamental Problems and applications, Plovdiv-Smolyan, Bulgaria, Technical Digest, September 27-October 1, 2003, p.15

54. A.F.Banishev, V.Ya.Panchenko, A.V.Shishkov. Laser-induced radiative rising of defects on surface and metal surface destruction. //Applied Surface Science, vol.153, №2-3,166(2000).

55. А.Ф.Банишев, В.Я.Панченко, А.В.Шишков. Исследование спектра нетеплового свечения поверхности вольфрама в результате импульсной пластической термодеформации, //Поверхность, №6,48(2002).

56. А.Ф. Банишев, ВЛ. Панченко, А.В. Шишков. Нетепловое свечение тонких металлических пластин и пленок возбуждаемое воздействием лазерных импульсов, //ЖТФ, т.73, №5,90(2003).

Всего по теме диссертации опубликовано более 95 работ.

Подписано в печать 04.02.2004 Формат 60x88 1/16. Объем 2.0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №22 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г.Москва, Ленинские горы, д. 1 Главное здание МГУ, к. 102

* -4 916

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ОБРАЗОВАНИЕ ДЕФЕКТОВ И УПОРЯДОЧЕННЫХ СТРУКТУР ДЕФЕКТОВ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ОСАЖДЕНИИ.

§1.1. Дефекты в тонких пленках.

§1.2. Взаимодействие дефектов с полями упругих напряжений и температуры. Основные уравнения описывающие движение дефектов.

§1.3. Лазерное пиролитическе осаждение металлических пленок на неоднородно нагретую подложку. Образование упорядоченных структур пор.

§1.4. Методика эксперимента и результаты.

§1.5. Интерпретация результатов образования кольцевых структур пор с позиций пористо-деформационной неустойчивости

ПДН).

§1.6. Сравнение теории с экспериментом.

§1.7. Влияние дефектов на свойства ВТСП-пленок полученных методом импульсного лазерного испарения мишени.

1.7.1. Особенности лазерного напыления ВТСП пленок.

1.7.2. Методика диагностики продуктов испарения ВТСП керамики.

§1.8. Экспериментальные результаты и их обсуждение.

§1.9. Исследование влияния отжига в вакууме и облучения ионами на свойства ВТСП-пленок.

Актуальность работы

Лавинообразное развитие современной нано-микроэлектроники, оптоэлектроники и лазерных информационных систем стимулирует потребность в новых, перспективных материалах, которые при предельно малых размерах были бы устойчивы к длительному воздействию интенсивных электрических, тепловых и световых (в том числе лазерных) нагрузок.

Для направленного поиска материалов, удовлетворяющих этим требованиям, необходимо детальное знание причин и механизмов, которые приводят к их деградации и разрушению при соответствующих нагрузках.

Как правило, деградация материала связана с происходящими структурными изменениями (генерацией и накоплением структурных дефектов), которые в конечном итоге и приводят к необратимым изменениям свойств материала и к его разрушению. Особенно критично процесс дефектообразования влияет на свойства кристаллических материалов, имеющих микронные и субмикронные размеры. Именно такого размера элементы используются в современной электронике. Поэтому исследование процессов дефектообразования, взаимодействия дефектов, а также влияние исходной концентрации дефектов на процесс разрушения представляют особый интерес для определения предельных возможностей материалов.

В любом кристалле уже изначально имеется определенная концентрация собственных равновесных дефектов, что следует из термофлуктуационного механизма образования дефектов при заданной температуре Т0. Так, равновесная концентрация точечных дефектов, например, вакансий, определяется как п(Т0)=М0ехр(-Еу/кТ0), где Еу -энергия образования вакансии, Т0 - температура образца. Существование протяженных дефектов (неравновесных дефектов), как правило, связано с процессом получения материала или с процессом ее дальнейшей обработки; хотя следует заметить, что современные технологии в принципе позволяют получать материалы с наперед заданной концентрацией протяженных дефектов, в том числе и бездислокационные и безпористые материалы, например, монокристаллы кремния, нитевидные монокристаллы (усы), тонкие монокристаллические пластинки [1,2].

В монокристаллических материалах основными собственными структурными дефектами являются: точечные дефекты - вакансии, междоузлия, протяженные дефекты - дислокации, поры [3-10]. В поликристаллических материалах, которые состоят из множества монокристаллических зерен, понятие дефектности имеет более широкий смысл, так как зерна чаще всего имеют разную ориентацию, а в границах зерен могут скапливаться различные дефекты, образовываться микропустоты и микротрещины, поэтому сами границы зерен условно можно считать собственными двухмерными дефектами, характерными для поликристаллов. Кроме того, как в монокристаллах, так и поликристаллах могут содержаться несобственные дефекты - примесные атомы и скопления примесных атомов.

Во многих современных технологиях обработки (модификации поверхности) материалов используется лазерное излучение (лазерная термообработка, отжиг, легирование, рекристаллизация, нанесение покрытий и т.д.) [11-16]. Возможность локально воздействовать на участки поверхности размером до долей микрона, высокая скорость нагрева и мобильность в управлении лазерным лучом делают методы лазерной модификации материалов все более привлекательными. Однако наряду с очевидными преимуществами использования лазерного излучения для обработки материалов, воздействие лазерного излучения может сопровождаться рядом нежелательных последствий, связанных с генерацией дефектов, структур дефектов и неоднородным плавлением поверхности [17-36].

Известно, что воздействие лазерного излучения на поглощающие материалы может вызвать как пространственное перераспределение уже имеющихся дефектов, так и привести к значительному увеличению их концентрации за счет рождения новых дефектов (вакансий, междоузлий). При этом плотность мощности лазерного импульса I может быть значительно меньше порога плавления поверхности Ith. Так, например, при воздействии лазерных импульсов с I< Ith на полупроводниковые материалы (энергия кванта hco>Eg, где Eg - ширина запрещенной зоны) концентрация точечных дефектов в приповерхностном слое толщиной Ahwa"1 может возрасти до n« см" [34], где а - коэффициент поглощения лазерного излучения I=I0exp(-az). Основными факторами, которые могут привести к образованию дефектов в полупроводниках, являются нагрев, деформация решетки и электронное возбуждение приповерхностного слоя (генерация электронно-дырочных пар). Однако каждый из этих факторов по отдельности не может привести к столь значительному повышению концентрации дефектов. Согласно [22, 23], максимальная концентрация дефектов образуется при одновременном действии всех перечисленных факторов. В работах [22, 23, 25] проведен подробный анализ электронно-деформационно-тепловой модели (ЭДТ) лазерно-индуцированного дефектообразования в полупроводниках, учитывающей все эти факторы. Образование дефектов в металлах при воздействии лазерных импульсов рассмотрено в работах [37,38].

С увеличением плотности мощности лазерного импульса увеличиваются температура материала и концентрация дефектов. В результате все более существенным становятся взаимодействия полей деформации, температуры и концентрации дефектов. При определенных условиях воздействия однородное распределение концентрации дефектов становится неустойчивым (концентрационно-деформационно-тепловые неустойчивости КДТН [39-46]) и в приповерхностном слое начинают образовываться более крупные дефекты: дислокации и поры, а также периодические структуры дислокаций и пор. Общая схема развития КДТН выглядит следующим образом: флуктационная гармоника поля упругих деформаций среды модулирует какой-либо параметр среды - энергию миграции дефектов, ширину запрещенной зоны, скорость дрейфа, скорость генерации и рекомбинации дефектов. Модуляция этих величин приводит соответственно к пространственно-временной модуляции поглощения лазерного излучения, температуры и концентрации дефектов в приповерхностном слое. Модуляция температуры и концентрации дефектов приводят к еще большей модуляции параметров среды, и, таким образом, между ними организуется положительная обратная связь, приводящая к развитию КДТН с экспоненциальным во времени ростом Фурье гармоник возмущений температуры и концентрации дефектов. Образование крупных пор или скопления дислокаций может вызвать начало образования микротрещин и, как следствие, начало разрушения материала в процессе лазерной обработки. Кроме того, в местах скопления крупных дефектов, как правило, увеличивается поглощение излучения и уменьшается температура плавления, что может привести к нежелательному неоднородному (локальному) плавлению поверхности при обработке. Поэтому изучение вышеперечисленных особенностей воздействия лазерного излучения на материалы имеет как фундаментальное значение, для определения механизмов генерации и самоорганизации дефектов в различных материалах, так и практический интерес, для выбора оптимальных режимов лазерной обработки материалов.

В ряде экспериментальных и теоретических работ исследовались процессы твердофазного разрушения металлов, полупроводников и диэлектриков при многократном (импульсно-периодическом) воздействии лазерных импульсов. Так в работах [47, 48] представлены результаты исследования многоимпульсного лазерного разрушения (МЛР) медных и серебряных зеркал. Было показано, что критическое число импульсов снижается при увеличении интенсивности лазерных импульсов. МЛР полупроводников (кремния) исследовалось в работах [30, 34, 49-52], где было установлено, что зависимость критического числа импульсов в серии от интенсивности mc=mc(I) аналогично случаю металлов, и что существует минимальный уровень интенсивности Ith., ниже которого повреждение не наступает при любом количестве импульсов. В диэлектриках (щелочно-галлоидные кристаллы, стекла) МЛР исследовалось в работах [53-55]. В настоящее время для объяснения МЛР предлагаются два отличных друг от друга механизма. Статистический механизм и механизм, связанный с генерацией и накоплением дефектов. Статистический механизм предполагает существование конечной вероятности повреждения материала при воздействии одним импульсом любой интенсивности. По мнению авторов [51], статистический механизм больше подходит для описания разрушения изначально дефектных кристаллов. Механизм многоимпульсного разрушения основывается на предположении, что в материале происходят постепенные микроскопические изменения, связанные с генерацией и накоплением дефектов от импульса к импульсу. Так, в работах [56-58] предполагалось, что постепенное накопление дислокаций в металлах с образованием периодических дислокационных структур приводит к увеличению поглощения и ответственно за эффект МЛР. В работе [59] было высказано предположение, что при МЛР прозрачных диэлектриков также происходит генерация и накопление дефектов OTt импульса к импульсу. Скопление дефектов инициирует локальные напряжения, приводящие, при превышении порогового значения, к пластической деформации, которая, по мнению авторов, есть начало быстрых необратимых изменений оптических свойств материала.

Таким образом, определены следующие общие закономерности многоимпульсного лазерного разрушения: 1) существует минимальное значение плотности мощности 10 воздействующего лазерного импульса, ниже которого разрушение не наступает при любом числе импульсов N;

2) при 1>10 критическое число импульсов, вызывающее разрушение, уменьшается с увеличением I. Определенная таким образом 10, вероятно, есть минимальная плотность мощности, ниже которой генерацией и накоплением дефектов от импульса к импульсу можно пренебречь. В случае 1>10 начинается процесс накопления дефектов, при этом чем выше I, тем быстрее идет накопление дефектов от импульса к импульсу и тем быстрее наступает разрушение материала.

В лазерной оптике оптические элементы часто подвергаются многократному воздействию интенсивных световых (лазерных) и тепловых полей. Это непосредственно относится к элементам, которые используются для управления лазерным лучом (зеркала, дефлекторы, преобразователи излучения), и к материалам в приборах, используемых для измерения интенсивности излучения, где в качестве чувствительного элемента применяются полупроводниковые, пьезокерамические и сверхпроводящие пленки (в том числе из сверхпроводящей керамики YBaCuO, например: болометры, квантовые интерферометры SQUID и т.д.). В процессе работы этих элементов и приборов в ряде случаев наблюдается внезапное разрушение поверхности рабочего материала (поверхностного слоя или покрытия), что, согласно [47-59], может быть связано с генерацией и накоплением дефектов. Подобная ситуация, например, наблюдается в оптических зеркалах, находящихся длительное время под лучевой нагрузкой, и в особенности под импульсно-периодической лучевой нагрузкой. Последовательность развития процесса разрушения при этом объясняют следующим образом: при 1>1о, в некотором локальном участке поверхности, флуктуации концентрации дефектов достигают критического значения Апкр, при превышении которого начинается их быстрое накопление. Увеличение концентрации дефектов приводит к увеличению поглощения лазерного излучения и температуры. Повышение температуры и термонапряжений порождают еще большее количество дефектов и, таким образом, организуется положительная обратная связь между концентрацией дефектов и поглощенным излучением, приводящая к экспоненциально-быстрому росту локальной концентрации дефектов и разрушению поверхности зеркала. Чем выше I, тем быстрее реализуется критическая флуктуация плотности дефектов и тем быстрее разрушается поверхность зеркала.

Для управления процессом дефектообразования и получения стойких к внешним воздействиям материалов возникает необходимость в разработке соответствующих методов диагностики дефектов, позволяющих в реальном времени давать информацию об изменении дефектной структуры материала в процессе воздействия лазерного излучения.

Известно, что наличие в поверхностном слое повышенной концентрации дефектов приводит к изменению упругих и термоупругих коэффициентов материала (сжатия, сдвига, температурного расширения и теплопроводности), поэтому можно ожидать, что наличие дефектов проявится и на динамических характеристиках деформационного отклика поверхности на импульсное внешнее воздействие. Поэтому представляет интерес разработка и использование методов, основанных на деформационном отклике материала, для исследования процессов генерации и взаимодействия дефектов, а также исследования механизмов разрушения материала. Например, в работах [60-62] по деформационному отклику поверхности измерялись сдвиговые напряжения ау(гД) и термодеформации (термоупругие смещения иг(гД) ) в поверхностном слое металлов и полупроводников, предшествующие разрушению поверхности при воздействии серии коротких лазерных импульсов. Термодеформации поверхности регистрировалась по изменению угла отражения (рассеяния) луча пробного лазера.

Активация процессов рождения и взаимодействия дефектов при интенсивных внешних воздействиях, особенно в условиях, близких к порогу разрушения материала, и при разрушении, может сопровождаться эмиссией частиц и света (электронов, ионов, атомов, кластеров и фотонов) [63-68]. Энергетическое и временное распределение эмитированных частиц непосредственно связаны с реакциями взаимодействия структурных дефектов в процессе разрушения, что позволяет использовать эмиссионные явления для исследования механизмов деградации и разрушения различных материалов.

Поэтому все больший интерес в последнее время проявляется к исследованиям деформационно-стимулированных явлений - эмиссии частиц и света (люминесценции), возникающих при пластической деформации материала в результате механических или тепловых воздействий [65-89]. Установлено, что при пластической деформации многих материалов (диэлектриков, полупроводников, металлов) наблюдается слабое оптическое свечение - механолюминесценция МЛ. К настоящему времени опубликован целый ряд работ, в которых исследовалась МЛ, возникающая при взаимодействии различных дефектов, например, дислокаций в диэлектриках [63,65,66,82,83-87], примесных центров и дислокаций в полупроводниках [63,66,69,80,81], дислокаций между собой и с поверхностью в металлах [70-74,88,89]. Установлено, что интенсивность МЛ зависит от величины и скорости воздействия внешних напряжений, а также от концентрации и подвижности дефектов.

Механолюминесценция - это неравновесное свечение, возникающее при пластической деформации материала, оно обусловлено взаимодействием структурных дефектов между собой или с границей раздела. Возможность возбуждения МЛ материала в видимой области спектра указывает на то, что в процессе деформации происходит возбуждение электронных состояний и их последующий излучательный распад. Поэтому основное внимание при исследовании МЛ, как правило, было обращено на поиск механизмов возбуждения электронных переходов, вызванных перестройкой структуры материала при деформации. Механолюминесценция - давно известное, но до настоящего времени мало изученное явление. Но уже в ранних работах [63,64,66,69] предлагалось использовать ее для исследования деформационно-стимулированных реакций взаимодействия структурных дефектов.

Больший успех достигнут в понимании механизмов возбуждения МЛ в диэлектриках и полупроводниках. Однако механизм возбуждения люминесценции металлов при воздействии импульсных механических напряжений до настоящего времени остается мало изученным. Практически отсутствуют экспериментальные данные о параметрах люминесценции: о спектральном составе, о зависимости спектрального состава и интенсивности от величины воздействующей нагрузки и характеристик материала (теплопроводности, электропроводности, концентрации дефектов). Существующие (немногочисленные) работы посвящены, в основном, исследованию МЛ меди и благородных металлов. Возбуждение МЛ авторы этих работ связывают с взаимодействием и аннигиляцией дислокаций противоположного знака в тонком поверхностном слое или с их выходом на поверхность.

В ряде последних работ для исследования МЛ металлов использовались лазерные импульсы. При воздействии лазерных импульсов на поглощающие материалы в поверхностном слое за короткое время достигаются высокие градиенты температуры и термонапряжений, которые могут привести к активации движения и взаимодействия дефектов, имеющихся в материале, и, как следствие, к возбуждению МЛ. Поэтому представляет интерес использование мощных лазерных импульсов для возбуждения МЛ. Таким методом в работах [71-73,88,89] исследовалась МЛ пластичных металлов (медь и благородные металлы).

Рассмотренные выше лазерно-стимулированные процессы генерации, взаимодействия и самоорганизации дефектов и разрушения материала происходят в твердой фазе, т.е. когда плотность мощности лазерного излучения ниже порога плавления.

Если плотность мощности лазерного импульса выше порога плавления поверхности, то в этом диапазоне значений 1лаз. в зависимости от параметров материала и лазерного импульса может наблюдаться другой, часто встречающийся в практических приложениях вид неустойчивостей, связанный с движением расплава и паров материала в зоне воздействия лазерного импульса. Развитие этих неустойчивостей приводит к формированию периодического рельефа поверхности [90-105]. С другой стороны, в таких технологических процессах, как лазерная рекристаллизация и аморфизация, резка, сварка это явление становится нежелательным.

5 2

Для большинства материалов при значениях I < 5x10 Вт/см движение расплава, как правило, определяется термокапиллярными силами, которые при определенных условиях приводят к развитию термокапиллярной неустойчивости рельефа поверхности расплава [9092,100-102] и к образованию периодических структур. Известны мелкомасштабные (когерентные) поверхностные периодические структуры (ППС) с периодом (где Х-длина волны воздействующего лазера) и крупномасштабные структуры с периодом Период и ориентация мелкомасштабных структур определяются периодом и ориентацией вектора поляризации воздействующего лазера, а причиной их появления является возбуждение капиллярных волн на поверхности расплава за счет интерференции в поверхностном слое падающего и дифрагированного лучей. В работах [106,107] исследовались ППС, образованные сканирующим лучом лазера. Отмечалась возможность получения большей монохроматичности решеток и возможность использования этого фундаментального явления для получения высококачественных дифракционных решеток [104-108].

Для крупномасштабных структур их форма, период и ориентация не зависят от длины волны и поляризации воздействующего лазера. Причиной появления таких структур, как правило, является развитие термокапиллярной или капиллярно-испарительной неустойчивости капиллярных волн в неоднородно нагретом слое расплава, которые после остывания расплава остаются в виде модуляций рельефа поверхности материала. По форме такие структуры весьма разнообразны, особенно в случае образования в зоне воздействия лазерного излучения канала проплавления (КП). Чаще всего они представляют собой набор концентрических колец или суперпозицию кольцевых и радиальных структур, исходящих от центра облучаемой зоны. В ряде случаев, например при многоимпульсном воздействии, наблюдаются и более сложные крупномасштабные структуры, представляющие собой упорядоченное распределение конических по форме локальных неоднородностей поверхности [109-111]. В работах [112,113] обнаружена новая форма периодических структур, представляющая собой спиралеобразную модуляцию рельефа поверхности стенок КП в металлах, причем замечено, что тенденция к образованию таких структур подавляется с увеличением давления окружающего газа.

Целью работы является выявление закономерностей и механизмов лазерно-стимулированных процессов генерации, взаимодействия и самоорганизации структурных дефектов и рельефа поверхности в конденсированных средах (в тонких металлических пленках, в приповерхностном слое полупроводников, металлов и на поверхности расплава на стенках канала проплавления).

В частности:

1. Определение особенностей газофазного осаждения металлических пленок на неоднородно нагретую поверхность и определение механизмов, приводящих к разрушению пленок

2. Установление последовательности генерации структур дефектов в поверхностном слое полупроводников и влияние их на неоднородное плавление поверхности полупроводников (на примере кремния) при

3+ воздействии миллисекундных импульсов Nd :YAG лазера.

3. Выявление механизмов и построение модели твердофазного разрушения поверхности полупроводников (на примере кремня) при импульсно

•5 I периодическом воздействии субмикросекундных импульсов Nd .YAG лазера в вакууме и в атмосфере различных газов.

4. Выявление механизмов деформационно-стимулированной люминесценции хрупких металлических пластин и тонких металлических пленок, возникающей при воздействии лазерных импульсов

5. Экспериментальное исследование механизмов формирования рельефа поверхности расплава на стенках канала проплавления и определение зависимости скорости её образования от давления и типа окружающего газа и плотности мощности воздействующего лазерного излучения. Научная новизна работы

Выполнен цикл экспериментальных работ, направленных на изучение новых механизмов генерации, взаимодействия и самоорганизации структурных дефектов в тонких металлических пленках, в поверхностном слое полупроводников и металлов, а также формирования рельефа поверхности расплава на стенках КП при воздействии лазерного излучения

1. Обнаружено новое явление, представляющее собой образование упорядоченных структур пор в металлических пленках при их лазерном осаждении на неоднородно нагретую поверхность. Определены критические режимы осаждения, приводящие к образованию структур пор. Для интерпретации наблюдаемого явления предложена модель пористо-деформационной неустойчивости (ПДН), которая качественно согласуется с экспериментальными результатами.

2. Впервые зарегистрированы обратимые (релаксирующие после окончания лазерного импульса) дислокационные структуры. Определены условия и последовательность генерации обратимых и необратимых дислокационных структур на поверхности кремния при воздействии лазерного излучения.

3. Обнаружен эффект аномально продолжительной деформации поверхности кремния, возникающий при воздействии лазерных импульсов в газовой атмосфере. Установлено, что наблюдаемый эффект связан с лазерно-стимулированной, ускоренной диффузией атомов окружающего газа в приповерхностный слой и образованием медленно релаксирующих локальных неоднородностей, представляющих собой дислокации в окружении повышенной концентрации атомов газа.

4. Установлены механизмы и предложена физическая модель роста дислокаций при импульсно-периодическом воздействии коротких лазерных импульсов в вакууме и в атмосфере окружающего газа, качественно описывающая разрушение поверхности полупроводников (на примере монокристаллического кремния).

5. Зарегистрирована деформационно-стимулированная люминесценция хрупких мелкодисперсных металлов. Установлена связь между порогом возбуждения люминесценции и дисперсностью материала.

6. Зарегистрирован колебательный режим движения (абляции) расплава из канала проплавления при воздействии миллисекундных лазерных импульсов на металлы. Обнаружена новая форма крупномасштабных структур рельефа поверхности на стенках КП (спирал еподобная структура), характеризующая форму колебательного движения расплава по стенкам канала (вид неустойчивости рельефа поверхности расплава).

Практическая ценность работы

1. Предложены рекомендации по выбору режима осаждения пленок, при котором можно избежать образования структур пор и тем самым получать однородные, с хорошей адгезией пленки.

2. Результаты исследования деформационно-стимулированной люминесценции могут быть использованы для создания бесконтактного, неразрушающего метода диагностики дефектов и начальной стадии разрушения твердых тел.

3. Результаты исследования зависимости скорости образования канала проплавления от давления внешней атмосферы могут быть использованы в таких практических приложениях, как глубоководная лазерная резка и сварка.

4. Результаты по многоимпульсному разрушению поверхности полупроводников могут быть использованы в технологии лазерной обработки полупроводников для определения критических параметров используемого лазерного излучения.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Обнаружение и определение основных характеристик нового явления образования упорядоченных структур пор в пленках в процессе их осаждения из газовой фазы на неоднородно нагретую поверхность. Образование упорядоченных структур пор зависит от условий осаждения (скорости осаждения, градиента температур) и наблюдается в местах, где пленка достигает критической толщины.

2. Результаты экспериментального определения последовательности микроструктурных изменений в приповерхностном слое монокристаллического кремния, обусловленных твердофазной генерацией дефектов и структур дефектов при воздействии миллисекундных импульсов лазера. Полученные экспериментальные результаты позволили установить, что до определенного, порогового значения плотности энергии Ей, лазерного импульса имеет место генерация обратимых структур дефектов (структур дислокаций), которые релаксируют после окончания лазерного импульса, а выше Ей, -необратимых (сохраняющихся) структур дислокаций. Неоднородное плавление поверхности начинается в местах пересечения линий дислокаций и связано с понижением порога плавления поверхности по Ел в этих местах.

3. Физическая модель и подтверждающие ее экспериментальные результаты исследования твердофазного разрушения поверхности монокристаллического кремния при импульсно-периодическом воздействии субмикросекундных импульсов Ш3+:УАО лазера в вакууме и в атмосфере окружающего газа. Твердофазное разрушение поверхности в вакууме определяется конкуренцией процессов роста дислокаций за время действия лазерного импульса и их релаксацией в период между импульсами. В атмосфере окружающего газа на разрушение поверхности оказывает существенное влияние лазерно-стимулированная диффузия газа в приповерхностный слой материала.

4. При импульсной пластической деформации хрупких мелкозернистых металлов с низкой подвижностью дислокаций может возбуждаться люминесценция. Возможной причиной люминесценции являются реакции взаимодействия зернограничных дислокаций с примесями, локализованными в межзеренной области.

5. Развитие неустойчивостей в расплаве на стенках канала проплавления, образующегося при воздействии лазерного излучения, может приводить к образованию как крупномасштабных некогерентных (с периодом ё«30-40 мкм), так и мелкомасштабных когерентных (с периодом где X - длина волны лазера) упорядоченных структур. Крупномасштабные структуры определяют колебательную форму выноса (абляции) расплава из канала проплавления. Наличие высокого внешнего давления оказывает существенное влияние на развитие неустойчивостей в расплаве и на формирование упорядоченных структур.

Апробация работы:

Основные результаты диссертации обсуждались на семинарах ИПЛИТ РАН, ИОФАН, ФИАН, МГУ и ТРИНИТИ, а также докладывались на национальных и международных конференциях:

VII Всесоюзной конференции по взаимодействию оптического излучения с веществом, Ленинград, 1988, 1990, 1996 гг.; Всесоюзном семинаре "Лазерная техника и технология", Вильнюс, 1988 г.; XIII Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике", 1988, 1991, 1998, 2001гг.; II Всесоюзном симпозиуме по ВТСП, Харьков, 1988 г.; II Всесоюзной конференции по ВТСП, Киев, 1989 г.; III Всесоюзной конференции "Применение лазеров в народном хозяйстве", Шатура, Моск. обл., 1989 г.; Всесоюзной конференции "Физика и применение твердотельных лазеров", Москва, 1990 г.; Int. Conf. on Advanced Materials and Laser Technology ALT'92, IOFAN, Moscow, 1992г.; VII Международной конференции "Оптика лазеров", Санкт-Петербург, 1993 г.; Всесоюзной конференции "Лазерные технологии-93", Шатура, Моск. обл., 1993 г.; The International Symposium on High Power Lasers and Laser Applications, Vienna, Austria, 1994; Int. Conf. ILLA-98, Shatura, Moscow region, Russia, 1998, 2001 гг.; Международной конференции по росту и физике кристаллов, Москва, Россия, 1998, 2000, 2002 гг., Advanced High-Power Laser and Applications AHPLA '99, Osaka, Japan, 1999; Russian-German Laser Symposium, Vladimir-Suzdal, 2000; International Symposium Laser Technologies and Lasers, LTL'2001, Plovdiv-Smolyan, Bulgaria, 2001; Conference on Lasers, Applications and Technologies, LAT-2002, Moscow, Russia, 2002.

Личный вклад автора

В диссертацию вошли результаты исследований, проведенных автором в ИПЛИТ РАН. Автором поставлены научные задачи, выбраны пути их решения и предложены методы и схемы экспериментальных исследований. Все вошедшие в диссертацию оригинальные результаты получены либо самим автором, либо при его определяющей роли.

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы: 25 статей в журналах, 16 статей в трудах SPIE, 3 статьи в трудах школ и 3 препринта. Кроме этого, результаты работы опубликованы в тезисах докладов более чем 45 различных конференций. Список публикаций приведен в конце диссертации в списке литературы.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Материал диссертации изложен на 285 страницах машинописного текста, содержит 78 рисунков, 1 таблицу, библиографию из 284 наименований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:

I. Исследование процессов дефектообразования в пленках:

1. Обнаружено явление образования периодических структур пор в металлических пленках в процессе их газофазного осаждения на неоднородно нагретую с помощью лазерного излучения подложку. Измерены основные характеристики структур (время образования, период, распределение вдоль поверхности подложки).

2. Установлено, что в местах скопления пор начинается отслоение пленки от подложки. Указаны режимы осаждения, при которых можно избежать образования структур пор и разрушения пленки.

3. По спектрам эмиссии продуктов испарения показано, что при импульсном лазерном напылении ВТСП пленок в атмосфере кислорода стехиометрический состав пленок обеспечивается за счет доставки недостающего кислорода в виде окислов УО, ВаО, СиО.

II. Исследование процессов дефектообразования в поверхностном слое кремния:

1. Обнаружено, что в зависимости от плотности энергии воздействующего на поверхность (100) монокристаллического кремния лазерного импульса (тлм«1.5мс), может образоваться либо обратимая структура дислокаций, которая быстро релаксирует после окончания лазерного импульса, либо необратимая структура дислокаций, которая сохраняется после окончания лазерного импульса.

2. Показано, что локальное плавление поверхности начинается на пересечениях линий скольжения дислокаций. Увеличение плотности локальных участков плавления и их слияние вдоль кристаллографических направлений приводит к формированию периодической структуры неоднородного плавления поверхности с независящим от длины волны лазера периодом. Ориентация структуры (вдоль X или Y) определяется ориентацией вектора поляризации лазерного излучения Е относительно кристаллографических осей.

3. Установлено, что в условиях вакуума

Р«1(Г Topp) воздействие на поверхность кремния одиночного субмикросекундного импульса

Nd.-YAG лазера с плотностью мощности вплоть до порога плавления (Im) не приводит к твердофазному разрушению поверхности. Твердофазное разрушение наблюдается только при импульсно-периодическом воздействии.

4. Построена зависимость критического числа лазерных импульсов Nc(I,x), (где Nc(I,t) - минимальное необходимое число лазерных импульсов, воздействие которых в вакууме приводит к появлению диффузного рассеяния поверхностью зондирующего луча) от их плотности мощности и периода следования.

5. Анализ полученных зависимостей Nc(I,t), а также исследования изменений структуры поверхности образцов позволяют заключить, что разрушение поверхности кремния в вакууме связанно с генерацией дислокаций и определяется конкуренцией процессов роста дислокаций за время действия лазерного импульса и их релаксацией в период между лазерными импульсами.

6. Обнаружено, что воздействие одиночного субмикросекунднного лазерного импульса (тлаз~0.3мкс) на кремний в атмосфере окружающего газа, инициирует появление аномально продолжительного по времени всплеска рассеяния пробного луча поверхностью. Длительность аномального рассеяния составляет ~0.5 с, что почти на шесть порядков превышает длительность воздействующего лазерного импульса.

7. Показано, что порог (по плотности мощности) появления аномального пика рассеяния на кремнии зависит от типа окружающего газа: наименьший порог наблюдается в атмосфере гелия, а максимальный в атмосфере криптона. Наблюдаемые аномалии в рассеянии зондирующего излучения связываются с лазерно-стимулированной, ускоренной диффузией атомов окружающего газа (примесных атомов) в поверхностный слой и образованием нестабильных локальных неоднородностей (рассеивающих центров) в поверхностном слое, представляющих собой систему "дислокация + облако примесных атомов", которые медленно релаксируют после окончания лазерного импульса за счет выхода (низкопороговой диффузии) примесных атомов по ядрам дислокаций на поверхность.

П1. Исследование деформационно-стимулированной люминесценции металлов:

1. Показано, что при импульсной лазерной термодеформации хрупких мелкозернистых металлов вольфрама и молибдена может возбуждаться механолюминесценция (МЛ). Особенности строения этих материалов -малые размеры дислокационных ячеек (субзерен), отсутствие дислокаций внутри ячеек и развитая структура субзеренных границ, позволяют заключить, что деформация этих материалов в значительной степени происходит вследствие межзеренного проскальзывания, а люминесценция обусловлена активацией реакций взаимодействия зернограничных дислокаций с примесными состояниями, локализованными в межзеренной области.

2. Установлено, что существует тенденция роста пороговых значений термонапряжений, необходимых для возбуждения МЛ, с уменьшением толщины образца (размеров зерен).

3. Показано, что МЛ вольфрама и молибдена имеет широкий спектр и наблюдается во всем исследуемом спектральном диапазоне.

IV. Исследование процессов формирования рельефа поверхности на стенках канала проплавления при воздействии лазерных импульсов на металлы:

1. Обнаружена новая форма крупномасштабной периодической структуры, которая представляет собой спиралеподобную модуляцию рельефа поверхности стенок канала проплавления и является следствием развития нового типа неустойчивости движения расплава в канале проплавления.

2. Зарегистрирован колебательный режим образования сквозного канала проплавления (пробивки) металлических пластин. Зарегистрированы колебания температуры дна канала проплавления. Установлена корреляция между периодом колебаний температуры дна канала проплавления и периодом пробивок, что указывает на колебательный режим удаления (абляции) расплава из канала проплавления.

3. Построены зависимости скорости образования канала проплавления в металлах при воздействии миллисекундных и субмиллисекундных лазерных импульсов на воздухе, в вакууме и в атмосфере газов (кислород, аргон) при давлениях до 15 атмосфер. Показано, что скорость образования сквозного канала проплавления зависит от типа и давления окружающего газа и максимальна в атмосфере кислорода. Установлено, что с повышением давления окружающего газа подавляется тенденция к формированию рельефа поверхности на стенках канала проплавления.

В заключение хочу выразить искреннюю благодарность профессору В.И.Емельянову и профессору В.С.Голубеву, многолетнее общение с которыми во многом определило направление диссертационной работы.

Я искренне благодарен директору ИПЛИТ РАН член-корреспонденту РАН В.Я.Панченко за постоянную поддержку и интерес к работе.

Хочу поблагодарить профессора В.Н.Баграташвили, в лаборатории которого начиналась работа, а также коллег по работе А.Н.Жерихина

В.Н.Семиногова, В.Д.Дуброва, Е.А.Балыкину и А.П.Свиридова за помощь и плодотворные обсуждения. , ч

Я особенно хочу поблагодарить, теперь уже бывших аспирантов, А.Ю.Кремнева и А.В.Шишкова за совместную работу.

1. Вавилов B.C., Киселев B.C., Мукашев Б.Н. / Дефекты в кремнии и на его поверхности, М.: Наука, 1990, 212 с.

2. Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии. М.: Мир, 1984, 470 с.

3. Ван Бюрен. Дефекты в кристаллах. М.: Из-во иностр. лит-ры, 1962, 230с.

4. Эшелби Дж. Континуальная теория дислокаций. М.: Из-во иностр. лит-ры, 1962, 247с.

5. Шоу Д. Атомная диффузия в полупроводниках. М.: Из-во Мир, 1975, 387с.

6. Булярский C.B., Фистуль В.И. Термодинамика и кинетика взаимодействующих дефектов в полупроводниках / М.: Наука, Физматлит, 1997, 351с.

7. Бокштейн Б.С., Бокштейн С.З., Жуховицкий A.A. Термодинамика и кинетика диффузии в твердых телах / М.: Металлургия, 1974, 280с.

8. Болтакс Б.И. Диффузия и точечные дефекты в полупроводниках. Л.: Наука, 1972, 384с.

9. Вавилов B.C., Кив А.Е., Ниязова О.П. Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках. / М.: Наука, 1981, 321с.

10. Гегузин Я.Е. Диффузионная зона. М.: Наука, 1979, 344с.

11. Вейко В.П., Метев С.М. Лазерные технологии в микроэлектронике / София, Изд. БАН, 1991.361 с.

12. Дьюли У. Лазерная технология и анализ материалов / М., Мир, 1986. 502с.

13. Карпов С.Ю., Ковальчук Ю.В., Погорельский Ю.В. Процессы плавления и кристаллизации полупроводников под действием коротких лазерных импульсов // Итоги науки и техники, серия: Физические основы лазерной и пучковой технологии, 1988, т.1, с.5-48.

14. Броудай И., Мерей Дж. Физические основы микротехнологии / М., Мир, 1985, 340с.

15. Двуреченский A.B., Качурин Г.А., Нидаев Е.В., Смирнов Л.С. Импульсный отжиг полупроводниковых материалов / М.: Наука, 1982, 208с.

16. Хайбуллин И.Б., Смирнов Л.С. Импульсный лазерный отжиг полупроводников. Состояние проблемы и нерешенные вопросы // ФТП, 1985, т. 19, №4, с.569-591.

17. Poate J. M. and Mayer J. W. Laser annealing of semiconductors / N.Y.: Academic1. Press, 1982, 564 p.

18. Вавилов B.C., Кекелидзе Н.П., Смирнов Jl.C. Действие излучений на полупроводники: Учебное руководство / М.: Наука, 1988. 235с.

19. Комолов В.Л., Либенсон М.Н., Шандыбина Г.Д. Разогрев и лазерное разрушение полупроводников // Изв. АН СССР, Сер. физ., 1985, т.49, №6, с. 11031110.

20. Комолов В.Л. Электронно-тепловая генерация дефектов в слабопоглощающем полупроводнике под действием света // ЖТФ, 1994, т.64, №7, с. 64-72.

21. Клингер М.И., Лущик Ч.Б., Мошавец Т.В., Холодарь Г.А., и др. Создание дефектов в твердых телах при распаде электронных возбуждений // УФН, 1985, т.147, вып.З, с.523-543.

22. Емельянов В.И., Кашкаров П.К. Дефектообразование в приповерхностном слое полупроводников при лазерном воздействии // Поверхность, 1990, №2, с.77-86.

23. Кашкаров П.К., Тимошенко В.Ю. Образование дефектов в полупроводниках при импульсном лазерном облучении // Поверхность, 1995, №5, с.5-34.

24. Ефимова А.И., Кашкаров П.К., Петров В.И. Тимошенко В.Ю. Лазерно-индуцированное образование дефектов в приповерхностных слоях материалов АШВУ // Поверхность, 1990, №8, с.94-103.

25. Emel'yanov V.I., Kashkarov Р.К. Laser Induced Defect Formation in Semiconductors // Appl. Phys., A, 1992, Vol.55, p.161-174.

26. Borgoin J., Lannoo M. Point Defects in Semiconductors. II Experimental Aspects // Springer Berlin, Heidelberg, 1983, p.21-45.

27. Ramamoorthy M., Briggs E.L., Bernholc J. Defect energetics and impurity incorporation mechanisms at the arsenic-passivated Si(100) surface // Phys Rev. В., 1999, v.60, p. 8178-8184.

28. Карлов H.B., Кириченко H.A., Колебания, волны, структуры, /Москва: Физматлит, 2001, 496с.

29. EmePyanov V.I. Generation-Diffusion-Deformational Instabilities and Formation of Ordered Defect Structures on Surfaces of Solids under the Action of Strong Laser Beams // Laser Physics, 1992, v.2, №4, c.390-412.

30. Володин Б.Л., Емельянов В.И. Дефектно-деформационный механизм образования пор, дислокационных петель и дислокационных структур и его экспериментальные проявления // Известия АН СССР, сер.физ., 1991, т.55, №7,с.1274-1285

31. Емельянов В.И., Кашкаров П.К., Шлыков Ю.Г. Диффузионно-деформационная нуклеация кластеров точечных дефектов. Сравнение с экспериментом // Препринт физического факультета МГУ, 1997, № 15, 14с.

32. Вейко В.П., Дорофеев И.А., Либенсон М.Н. и др. Образование периодических структур на поверхности кремния под действием импульса неодимового лазера миллисекундной длительности // Письма в ЖТФ, 1984, т. 10, вып.1, с. 15-20.

33. Вейко В.П., Либенсон М.Н., Яковлев Е.Б, и др. Формирование регулярных структур на поверхности кремния под действием миллисекундного импульса неодимового лазера // Известия АН СССР, сер. физ., 1985, т.49, №6, с. 1236-1242.

34. Шлыков Ю.Г. Образование структур дефектов на поверхности полупроводников под действием мощного лазерного излучения / Диссертация канд. физ-мат. наук, Москва-МГУ, 1997, 107с.

35. Пристрем A.M., Демчук A.B., Данилов Н.И. О локальном зарождении расплавленной фазы при импульсном лазерном отжиге. // ЖТФ, 1986, т.56, вып.6, с.1220-1225.

36. Baeri Р, Campisano S.U., Foti G., et.al. A melting model for pulsing-laser annealing of implanted semiconductors // J.Appl.Phys., 1979, v.50, №2, p.788-797.

37. Бобырев B.A., Бойко В.И., Бункин Ф.В., и др. Генерация и отжиг неравновесных дефектов под действием лазерного излучения // Известия АН СССР, сер.физ., 1987, т.51, №6, с.1180-1187.

38. Бойко В.И., Лукьянчук Б.С., Царев Е.Р. Лазерная генерация неравновесных дефектов в твердом теле / Труды ИОФАН, 1991, т.30, 153с.

39. Емельянов В.И., Макин B.C., Уварова И.Ф. Образование упорядоченных вакансионно деформационных структур на поверхности металла при лазерном облучении //ФХОМ, 1990, №2, с. 12-19.

40. Емельянов В.И. Лазерно-индуцированная генерация метастабильных диффузионно-деформационных структур на поверхности твердых тел // Известия АН СССР, сер. физ., 1992, т.56, №4, с.76-82.

41. Емельянов В.И., Уварова И.Ф. Электронно-деформационно-тепловая неустойчивость и фазовый переход полупроводник-металл под действием лазерного излучения с образованием сверхструктур // ЖЭТФ, 1988, т.94, №8, с.255-262.

42. Емельянов В.И., Уварова И.Ф. Вакансионно деформационная неустойчивость с образованием упорядоченных структур при лазерном воздействии на тонкие металлические пластины //Металлофизика, 1989, т.11, с.101-108.

43. Banishev A.F, Emel'yanov V.I, Novikov M.M. Defect Odering and Changes in Silicon Surface Morphology under Linearly Polarized Millisecond Pulsed Laser Irradiation //Laser Physics, 1992, Vol.2, No.2, c.178-189.

44. Банишев А.Ф., Емельянов В.И., Володин Б.Л., Мерзляков К.С. Образование периодических структур дислокаций при лазерном воздействии на поверхность полупроводников // ФТТ, 1990, т.32, №9, с.2529-2533.

45. Мирзоев Ф.Х., Панченко В .Я., Шелепин Л.А. Лазерное управление процессами в твердом теле // УФН, 1995, т. 166, №1, с.3-32.

46. Lee C.S., Koumvakalis N., Bass M. Single and Multiple Pulse Catastrophic Damage in Diamond-Turned Cu and Ag Mirrors at 10.6, 1.06, and 0.532 (am // Opt. Eng., 1983, Vol. 22, №4, p. 419-423.

47. Lee C.S., Koumvakalis N., Bass M. A Theoretical Model For Multiple-Pulse Laser-Induced Damage to Metal Mirrors // J. Appl. Phys, 1983, Vol. 54, № 10, p. 5727-5731.

48. Fauchet P.M. Gradual surface transitions on semiconductors induced by multiple picosecond laser pulses //Phys. Lett., 1983, 93A, №3, c.155-162

49. Jones S.C., Braunlich P et al. Recent Progres on Laser-Induced Modification and Intristic Bulk Damage of Wide-Gap Optical Materials // Opt. Eng., 1989, Vol. 28, p. 1039-1044.

50. Володин Б.Л., Емельянов В.И., Шлыков Ю.Г. Взрывное накопление точечных дефектов как механизм многоимпульсного разрушения поглощающих сред // Квантовая электроника, 1993, т.20, №1, с.57-62.

51. Fauchet P.M., Siegman А.Е. Observation of higher-order laser-induced surface ripples on <111> germanium // Appl. Phys., 1983, A32, p.135-140.

52. Jones S.C., Braunlich P., Casper R.T., Kelly P. F-center accumulation as a mechanism of multiple-pulse, laser-induced bulk damage in KBr and KI at 532 nm //Nucl. Instrum. Meth.Phys. Res., Beam Interact. Mat., 1990, В 46, c.231-234.

53. Колдунов M. Ф., Маненков А.А. Механизмы взаимодействия мощных сверхкоротких лазерных импульсов с прозрачными твердыми телами // Известия РАН, 1999, сер. физ. т.63, №4, с.786-796.

54. Колдунов М. Ф., Маненков А.А., Покотило И.Л. Взаимосвязь характеристик лазерного излучения в статистической теории // Квантовая электроника, 2000, т. 30, №7, с. 592-597.

55. Thomas S. J., Harrison R.F., Figueira J.F. Observation of the morphology of laser-induced damage in copper mirors // Appl. Phys. Lett., 1982, v.40, №3, c.200-201.

56. Bass M., Barret H.H. Laser-Induced Damage in Optical Materials // NBS Special Publication, 1971, v.356, p.76-87.

57. Musal H.M. Thermomechanical stress degradation of metal mirror surface under pulsed laser irradiation // NBS, Special Publication, 1979, v.568, p.159-160.

58. Колдунов M. Ф., Маненков А.А., Покотило и др. Лазерное разрушение прозрачных диэлектриков, связанное с нагревом поглощающих включений. Механизмы и статистические закономерности // Известия АН СССР, сер.физ., 1989, т.53, №3, с.459-469.

59. Винценц C.B., Дмитриев С.Г. Размерный эффект и критические сдвиговые деформации при локальном импульсном лазерном облучении твердых тел// Письма в ЖТФ, 1995, т.21, вып.19, с.1-5.

60. Баркасов А.Г., Винценц C.B., Предпороговые фототермические деформации поверхности в процессах разрушения непрозрачных твердых тел под многократным воздействием сфокусированных лазерных импульсов // ФТТ, 1994, т.36, №.9, 2590-2602.

61. Винценц C.B., Дмитриев С.Г., Шагимуратов О.Г. Мгновенные профили квазистатических деформаций и смещений поверхностей твердых тел при локальном импульсном лазерном облучении // ФТТ, 1996, т. 38, № 4, с. 993-1004.

62. Walton A.J. Triboluminescence // Advances in Physics, 1977, v.26, №6, p.887-914.

63. Крылова И.В. Экзоэмиссия. Химический аспект // Успехи химии, 1976, т.55, №12, с.2138-2157.

64. Закревский В.А., Шульдинер А.В. Эмиссия фотонов и электронов при деформации щелочногаллоидных кристаллов // Письма в ЖТФ, 1984, т. 10, №3, с.139-144.

65. Кортов B.C., Шифрин В.П., Паприндашвили А.И. Экзоэлектроннаяспектроскопия полупроводников и диэлектриков // Микроэлектроника. Сб.ст. №8, М.:Сов.радио, 1975г., с.28-40.

66. Крылова И.В. Экзоэмиссия, сопровождающая адсорбцию, десорбцию и фазовые переходы на поверхности // Известия АН, сер. физ., 1998, т.62, №10, с.2009-2027.

67. Конюшкина Н.И., Крылова И.В., Алексеев В.А., Ашурлы З.И. О возможности применения метода экзоэмиссии для контроля состояния поверхности материалов ИК- оптики // Поверхность, 1990, №8, с.67-75.

68. Минц Р.И., Мильман И.И., Крюк В.И. Экзоэлектронная эмиссия полупроводников // УФН, 1976, т.119, №4, с.750-769.

69. Абрамова К.Б., Валицкий В.П., Златин Н.А., Перегуд Б.П., Пухонто И .Я., Федичкина З.В. // Люминесценция металлов, сопровождающая их деформацию и разрушение. ЖЭТФ, 1976, т.71, №5, с.1873-1880.

70. Абрамова К.Б., Щербаков И.П. Люминесценция, возбуждаемая в металлах при механических нагружениях // ЖТФ, 1994, т. 64, №9, с.75-82.

71. Абрамова К.Б., Щербаков И.П., Пухонто И.Я., Кондырев A.M. Воздействие лазерных импульсов на металлические мишени // ЖТФ, 1996, т.66, №5, с. 190-197.

72. Абрамова К.Б., Русаков А.И., Семенов А.А., Щербаков И.П. Люминесценция металлов, возбуждаемая при быстром неразрушающем воздействии // ФТТ, 1998, т.40, №6, с.957-967.

73. Dickinson J.T., Donaldson Е.Е., Park М.К. The emission of electrons and positive ions from fracture of materials // Journal of Materials Science, 1981, v. 16, p.2897-2902.

74. Chapman G.N., Alan A.J. Triboluminescence of glasses and quartz // J.Appl.Phys. 1983, v.54, №10, p.5961-5977.

75. Dickinson J.T., Brix L.B., Jensen L.C. Electron and Positive Ion Emission Accompanyng Fracture of Wint-o-green Lifesavers and Single-Crystal Sucrose // J.Phys.Chem., 1984, Vol.88, p.1698-1701.

76. Atari N .A., Ramani R. Piezoluminescence and thermoluminescence spectral shifts in y-irradiated KBr and KC1 crystals // Phys.Stat.Sol. A, 1986, v.97, p.461-472.

77. Sweeting L.M., Cashel M.L., Rosenblatt M.M. Triboluminescence spectra of organic crystals are sensitive to conditions of acquisition // Journal of Luminescence, 1992, v.52, p.281-288.

78. Dickinson J.T., Langford S.C., Jensen L.C., McVay G.L., Kelso J.F., Pantano C.G.

79. Fractoemission from fused silica and sodium silicate glasses // J.Vac.Sci.Technol. A, 1988, v.6, №3, p.1084-1090.

80. Осипьян Ю.А. Электронные свойства дислокаций в полупроводниках М.:Эдиториал УРСС, 2000, 319 с.

81. Sweeting L.M., Rheingold A.L. Crystal structure and triboluminescence // J.Phys.Chem., 1988, v.92, p.5648-5660.

82. Кусов A.A., Клингер М.И., Закревский В А. Электронные возбуждения при пересечении дислокаций в щелочно-галоидных кристаллах // ФТТ, т.32, №6, с.1694-1701.

83. Xu Ch., Watanabe Т., Akiyama М. Direct view of stree distribution in solid by mechanoluminescence // Applied Physics Letters, 1999, v.74, №17, p.2414-2420.

84. Akiayma M., Xu Ch., Nonaka K., Watanabe T. Intense visible light emission from Sr3A1206:Eu,Dy // Applied Physics Letters, 1998, v.73, №21, p.3046-3052.

85. Nakayama K., Hashimoto H. Triboemission from various materials in atmosphere // Wear, 1991, v.147, p.335-339.

86. Rozenblum В., Braunlich P., Himmel L. Spontaneous emission of charged particles and photons during tensile deformation of oxide-covered metals under ultrahigh-vacuum conditions // J.Appl.Phys. 1977, v.48, №12, p.5262-5270

87. Rosenblum Ben-Zion, Carrico J.P., Braunlich P., Himmel L. Measurement of triboemission from oxide-covered metals // Journal of Physics E: Scientific Instruments, 1977, v.10, p.1056-1062.

88. Абрамова К.Б., Семенов A.A., Щербаков И.П. О динамике эмиссии фотонов, сопровождающей деформирование металлов // ЖТФ, 2001, т.71, №11, с.48-52.

89. Абрамова К.Б., Веттегрень В.И., Щербаков И.П., Светлов В.Н. Эмиссия фотонов и динамика субмикродефектов на поверхности благородных металлов // ЖТФ, 2002. т.72, №2, с. 129-133.

90. Голубев B.C. Анализ моделей динамики глубокого проплавления материалов лазерным излучением / Шатура, Препринт №83, 1999, 161с.

91. Аратюнян Р.В., Баранов В.Ю.,Большое JI.A., Малюта Д.Д.,Сербант А.Ю. Воздействие лазерного излучения на материалы / М.: Наука, 1989, 366с.

92. Веденов А.А., Гладуш Г.Г. Физические процессы при лазерной обработке материалов / М., Энергоатомиздат, 1985, 207с.

93. Ахманов С.А., Емельянов В.И., Коротеев Н.Н., Семиногов В.Н. Воздействиемощного лазерного излучения на поверхность полупроводников и металлов // УФН, 1985, т. 147, №4, с.675-701.

94. Бункин Ф.В., Трибельский М.И. Нерезонансное взаимодействие мощного оптического излучения с жидкостью // УФН, 1980, т.130, с.193-215.

95. Емельянов В.И., Семиногов В.Н. Лазерно-индуцированные неустойчивости и изменение отражательной и поглощательной способности конденсированных сред // Итоги науки и техники, серия: Физические основы лазерной и пучковой технологии, 1988, т.1, с. 118-178.

96. Young J.F., Sipe J.E., van Driel H.M. Laser-induced periodic surface structure. Fluence regime, the rôle of feedback, and détails of the induced topography in germanium // Phys. Rev. B, 1984, v.30, p.2002-2013.

97. Самохин A.A. Действие мощного лазерного излучения на поглощающие среды // Труды ИОФАН, 1988, т.3, с.3-120.

98. Kreutz E.W., Krosch M., Herziger G., Wagner S. Structure induced absorption during laser materials processing //SPIE, 1986, v.650, p.202-209.

99. Рыкалин H.H., Углов A.A., Зуев И.В., Кокора А.Н. Лазерная и электроннолучевая обработка материалов / М.Машиностроение, 1985, 495с.

100. Левченко Е.Б., Черняков А.П. Неустойчивость поверхностных волн в неоднородно нагретой жидкости//ЖЭТФ, 1981, т.81, №7, с.202-208.

101. Левченко Е.Б., Черняков А.П. Неустойчивость капиллярных волн в неоднородно нагретой жидкости при воздействии лазерного излучения // Физика и химия обработки материалов. 1983, № 1, с.129-130.

102. Анисимов С.И., Имас Я.С., Романов Г.С., Ходыко Ю.В. Действие излучения большой мощности на металлы / М.: Наука, 1970, 382с.

103. Конов В.И., Прохоров А.М., Сычугов В .А., Тищенко А.В.,Токарев В.Н. Временная и пространственная эволюция периодических структур, возникающих на поверхности облучаемых лазером твердых тел // ЖТФ, 1983, т.53, с.2283-2288.

104. Капаев В.В. Нелинейный режим формирования периодического рельефа при лазерном воздействии // Поверхность, 1991, №4, с. 110-116.

105. Анисимов B.H., Баранов В.Ю., Дергач O.H., Дыхне A.M., Малюта Д.Д., Письменный В.Д., Рысев Б.П., Себрант А.Ю. Скоростной резонанс как метод селективного возбуждения поверхностных в твердых телах // Письма в ЖЭТФ, 1986, т.43, с.13-17.

106. Аксенов В.П., Журкин Б.Г. Образование периодической структуры привоздействии мощного когерентного излучения на поверхность полупроводников// ДАН СССР, 1982, т.265, с.1365-1370.

107. Dolgaev S.I., Lavrishchev S.V., Lyalin А.А., Simakin A.V., Voronov V.V., Shafeev G.A. Formation of conical microstructures upon laser evaporation of solids // Appl.Phys., 2001, A 73, p. 177-181.

108. Voronov V.V., Dolgaev S.I., Lavrishchev S.V., Lyalin A.A., Simakin A.V., Shafeev G.A. Formation of conic microstructures upon pulsed laser evaporation of solids // Quantum Electron., 2000, v.30, №8, p. 710-714.

109. Karabutov A.V., Frolov V.D., Loubnin E.N., Simakin A.V., Shafeev G.A., Low-threshold field electron emission of Si micro-tip arrays produced by laser ablation // Applied Physics, A76, 2003, p.413-416.

110. Banishev A.F., Golubev V.S., Khramova O.D. Study of the Keyhole Formation Dynamics under the High-Power Laser Pulse Action upon Metals // Laser Physics, 1993, v.3, №6, p.l 198-1203.

111. Банишев А.Ф., Голубев B.C., Новиков M.M., Храмова О.Д. Колебательный режим пробивки металлов импульсом лазерного излучения // ИзвестияАН СССР, сер.физ., 1993, т.57, №12, с.99-107.

112. Палатник J1.C., Фукс М.Я., Косевич В.М. Механизмы образования и структура конденсированных пленок / М.: Наука, 1972, 71с.

113. Палатник Л.С., Черемский П.Г., Фукс М.Я. Поры в пленках / М.: Энергоиздат, 1982, 216с.

114. Баграташвили В.Н., Банишев А.Ф., Гнедой С.А., Емельянов В.И., Семиногов В.Н., Мерзляков К.С., Панченко В.Я., Жерихин А.Н. Образование периодических кольцевых структур рельефа и пор при лазерном осаждении металлических пленок

115. Препринт НИЦТЛ АН СССР, г.Шатура, 1987, №32, 18.

116. Карлов Н.В., Кириченко H.A., Лукьянчук Б.С. Лазерная термохимия / М: Наука, 1992, 296с.

117. Воронков, В.П., Гурченок ГА. Диффузия примеси в полупроводниках при импульсном лазерном отжиге // ФТП, 1990, т.24, №10, с. 1831-1835.

118. Сыркин В.Г. Газофазная металлизация через карбонилы / М.: Металлургия, 1985,312с.

119. Емельянов В.И., Мирзоев Ф.Х., Шелепин Л.А. О механизмах образования упорядоченных структур дефектов при воздействии концентрированных потоков энергии // Квантовая электроника, 1994, т.21, №8, с.769-773.

120. Баграташвили В.Н., Банишев Д.Ф., Гнедой С.А., Емельянов В.И., Семиногов В.Н., Мерзляков К.С., Панченко В.Я., Жерихин А.Н. Эффект образования периодических структур пор при лазерном осаждении металлических пленок // Поверхность, 1991, №2, с.115-119.

121. Гоффман Р.Х., Механические свойства тонких пленок. /В сб. Физика тонких пленок, М.:Мир, 1968, №3, с.3-51.

122. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.Ф. Теория упругости / М.: Наука, 1965, 202с.

123. Хивер К. Диффузия в металлических пленках. /В сб. Физика тонких пленок, М.: Мир, 1973, №6, с.57-112.

124. Высокотемпературная сверхпроводимость. Фундаментальные и прикладные1990, вып. 1,685с.

125. Баграташвили В.Н., Банишев А.

126. Ф., Казначеева Е А. Исследование продуктовлазерного испарения YBa2Cu307 при напылении ВТСП-пленок // Сверхпроводимость: физика, химия, техника, 1989, т.2, №9, с. 144-148.

127. Антоненко С.В., Баграташвили В.Н., Банишев, А.Ф., Гнедой С.А., Казначеева Е.А. и др. Лазерное напыление ВТСП-пленок // Тезисы докладов XIII-Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике, Минск, 6-9 сентября, 1988, т.1, с. 10.

128. Баграташвили В.Н., Банишев А.Ф., Гнедой С.А., Казначеева Е.А. Влияние отжига и облучения на свойства ВТСП пленок // Тезисы докладов П-Всесоюзного симпозиума по ВТСП, Харьков, 1988, т.З, с.87.

129. Банишев А.Ф. Лазерное напыление ВТСП-пленок в электричеком поле // Тезисы доклада на П-Всесоюзной конференции по ВТСП, Киев, 1989, т.2, с.226.

130. Singh R.K., Biunno N., Narayan J. Microstructural and compositional variations in laser-deposited superconducting thin films // Appl.Phys.Lett., 1988, v.53, №116 p.1013-1015.

131. Chang C.C., Wu X.D., Inam A., et.al. Smooth high Tc Yba2Cu3Ox films by laser deposition at 650°C // Appl.Phys.Lett., 1988, v.53, p.517-519.

132. Inam A., Hegde M.S., Wu X.D., et.al. As-deposited high Tc and Jc superconducting thin films made at low temperatures //Appl.Phys.Lett., 1988, v.53, p.908-910.

133. Koren G., Polturak E., Fisher B. High oriented as-deposited superconducting laser ablated thin films of YBa2Cu307.5 on SrTi03 // Appl.Phys.Lett., 1988, v.53, p.2330-2332.

134. Wayne A., Weimer. Plasma emission from laser ablation of the high-temperature superconductor YBa2Cu307 //Appl.Phys.Lett., 1988, v.52, p.2171-2173.

135. Ying Q.Y., Shaw D.T., Knok H.S. Spectroscopic studt of plasma-assisted laser deposition of Y-Ba-Cu-0 //Appl.Phys.Lett., 1988, v.53, p. 1762-1764

136. Auciello O., Athavale S., Hankins O.E., et.al. Spectroscopic analisis of electronically excired species in XeCl eximer laser-induced plasmas from the ablated high-temperature superconductor YBa2Cu307 //Appl.Phys.Lett., 1988, vol.53, p.72

137. Антоненко C.B., Безотосный И.Ю., Григорьев А.И., и др. Влияние ионногооблучения на свойства оксидных высокотемпературных сверхпроводников // Письма в ЖЭТФ, 1988, т.49, с.362-365.

138. Антоненко С.В., и др. // Препринт МИФИ 064-87, 1987. №6, 17с.

139. Bauerle D. Surface studies with lasers // Springer ser. Chem.Phys., Berlin, Heidenberg Springer, 1983, v.33, p. 178-187.

140. Bauerle D. Laser induced Chemical vapor deposition // Applied Surface Science, 1990, v. 43, p.47-55.

141. Салащенко H.M. / Докт.диссерт. Нижний Новгород, ИПФ, 1991.

142. Свиридов А.П., Баграташвили В.Н., Жерихин А.Н., Соболь Э.Н. Лазерная обработка высокотемпературных сверхпроводников // Обзоры по высокотемпературной сверхпроводимости, 1990, вып.З, с. 132-140.

143. Соболь Э.Н., Баграташвили В.Н., Жерихин А.Н., Свиридов А.П. Лазерное напыление ВТСП пленок // Обзоры по высокотемпературной сверхпроводимости, 1990, вып.З, с.94-98.

144. Richter J. Characteristic features of laser-produced plasmas for thin film deposion // Thin Solid Films, 1990, v. 188, p.275-292.

145. Либенсон M.H., Шандыбина Г.Д. Влияние температурного скачка оптических постоянных среды на характер теплового воздействия света // Письма в ЖТФ, 1984, т. 10, №.20, с.1238-1243.

146. Tan T.Y., Plekhanov P., Gosele U.M. Nucleation barrier of voids and dislocation loops in silicon//Appl.Phys.Lett. 1997, v.70, №13, p. 1715-1720.

147. Burton В., Speight M.V. The coarsening and annihilation kinetics of dislocation loops // Philosophical magazine, A, 1986, v.53, №3, p.385-396.

148. Кияк С.Г., Бончик А.Ю., Гафийчук B.B., Похмурская А.В. Действие на полупроводники импульсов лазерного излучения миллисекундного и секундного диапазонов // Препринт, ФМИ им. Г. В. Карпенко АН УССР, Львов, 1987, № 147, 60с.

149. Банишев А.Ф., Новиков М.М. Структурные изменения поверхности кремния под действием лазерного излучения // Физика и химия обработки материалов, 1992, №1, с.50-56.

150. Банишев А.Ф., Новикова Л.В. Образование обратимых и необратимых структурных дефектов на поверхности кремния под действием лазерного импульса // Физика и химия обработки материалов, 1992, №4, с.55-59.

151. Банишев А.Ф., Новиков М.М. Последовательность образования структур на поверхности кремния под действием лазерного излучения // Препринт НИЦТЛ АН СССР, Шатура, 1991, №73, 17с.

152. Banishev A.F., Novikova L.V., Novikov М.М. Formation of Reversible and Anreversible Structural Dislocations on Silicon Surface (100) Under Laser Pulse Effect. //Proc. SPIE, 1993, v. 1856, 193-199.

153. Банишев А.Ф., Новиков М.М. Структуры дефектов на кремния формирующиеся под действием лазерного излучения // Тезисы докладов на: Всесоюзной конференции: Физика и применение твердотельных лазеров // Москва, 16-17 апреля, 1990, с.62.

154. Banishev A.F., Novikova L.V., ShevchukN.V. Formation of Reversible and Anreversible Structural Defects on Silicon Surface Under Laser Pulse Effect // Int. Conf. on Coherent and Nonlinear Optics, USSR, Leningrad, 1991. Technical Degest, v.l, p.36.

155. Banishev A.F., Chistykov I.M. Dynamics of the development of microrelief structure on silicon surface under action of YAG:Nd-laser pulses // Int. Conf. on Coherent and Nonlinear Optics, USSR, Leningrad, 1991, Technical Degest, v.l, p.35.

156. Луфт Б.Д. Физико-химические методы обработки поверхности полупроводников // М.: Радио и связь, 1982, с. 136.

157. Володин Б.Л., Емельянов В.И. Лазерная накачка дислокаций и механизм анизотропного плавления поверхности полупроводников // Квантовая электроника, 1990, т. 17, № 5, с.648-652.

158. Емельянов В.И., Макин В. С., Уварова И.Ф. Образование упорядоченных вакансионно деформационных структур на поверхности металла при лазерном облучении // ФХОМ, 1990, № 2, с. 12-17.

159. Емельянов В.И. // Труды IV-Международного симпозиума по избраннымпроблемам статистической механики, Дубна, ОИЯИ, Д17- 88-95, с. 119.

160. Анисимов В.Н., Баранов В.Ю., Большое Л.Ф., и др. Образование периодических структур на поверхности металлов и полупроводников под действием излучения импульсного СОг лазера // Поверхность. Физика, химия, механика, 1983, №7, 138-145.

161. Гашков О.П., Либенсон М.Н., Макин B.C., Пестов Ю.И., Трубаев В.В. Динамика роста и механизм образования лазерно-индуцированного упорядоченного рельефа поверхности кремния под действием поляризованного излучения // ЖТФ, 1997, т.67, №4, 113-117.

162. Lannoo М., Bourgoin J. Point defects in semiconductors, I.Theoretical aspects // Berlin: Springer-Verlag, 1981, p. 153

163. Емельянов В.И. Formation of the ordered surface defect structures under the action of laser radiation // Тезисы XI11 Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике, 1988, с.4-5.

164. Косевич A.M. Физическая механика реальных кристаллов. / Наукова думка, 1981,327с.

165. Демчук А.В., Пристрем A.M., Данилович Н.И., Лабунова В.А. Образование дислокационной структуры на поверхности кремния под действием непрерывного сканирующего излучения С02 лазера // Поверхность. Физика, химия, механика, 1985, №11, с.26-29.

166. Банишев А.Ф., Балыкина Е А. Разрушение поверхности кремния и меди при импульсном и импульсно-периодическом воздействии YAG:Nd^a3epa // Квантовая электроника, 1997, №6, с.557-561.

167. Банишев А.Ф., Голубев B.C., Кремнев А.Ю. Разрушение поверхности кремния в твердой фазе при воздействии импульсов YAG:Nd^a3epa // Квантовая электроника, 1998, т,25, №10, с.941-945.

168. Banishev A.F., Golubev V.S., Kremnev A.Yu. Emission of particles by solid-phase laser-induced destruction of silicon surface // Proc. SPIE, 1999, v.3734, p.271-275.

169. Banishev A.F., Golubev V.S., Kremnev A.Yu. Variation of deformation response ofsilicon surface due to surface layer saturation with defects under pulsed and pulse-periodic laser radiation // Proc. SPIE, 1999, v.3688, p.387-382.

170. Banishev A.F., Balykina Е.А. Destruction of silicon and copper surface under pulsed and pulse periodic action of Nd: YAG laser // Proc. SPIE, 1997, v.2993, 149-154.

171. Банишев А.Ф., Голубев B.C., Кремнев А.Ю. Инициируемая воздействием лазера аномальная диффузия кислорода в обогащенном дефектами поверхностном слое кремния // Письма в ЖТФ, 2000, т.26, №2, с.8-12.

172. Банишев А.Ф., Голубев B.C., Кремнев А.Ю. Генерация и накопление дислокаций на поверхности кремния при воздействии импульсно-периодического излучения YAG:Nd-na3epa // ЖТФ, 2001, т.71, №8, с.33-39.

173. Banishev A.F., Golubev V.S., Kremnev A.Yu. Abnormal increase of time of oxygen diffusion with oxidation of silicon surface under action of powerful laser pulses

174. Proc. SPIE, 2000, v.3888, p.339-343.

175. Banishev A.F., Golubev V.S., Kremnev A.Yu. Investigation of regimes of structural defect accumulation and relaxation on silicon surface under periodic-pulse laser radiation // Proc. SPIE, 2001, v.4429, p.89-93.

176. Banishev A.F., Golubev Y.S., Kremnev A.Yu. Paculiarities of solid-phase silicon surface destruction with laser in air and in vacuum // Proc. SPIE, 2001, v.4644, p. 162166.

177. Банишев А.Ф., Голубев B.C., Кремнев А.Ю. Влияние внешней атмосферы и типа газа на генерацию дефектов и разрушение поверхности кремния при воздействии лазерных импульсов // ЖТФ, 2004, т.74, вып.8, с. 92-96.

178. Гадияк Г.В., Качурин Г.А., Тысченко И.Е. Влияние конкурирующих стоков на эволюцию профилей распределения имплантируемого в кремний азота: численное моделирование // ФТП, 1996, т.30, вып.11, с. 1960-1968.

179. Михнович В.В., Фирсова Т.В. Модель кинетики формирования радиационных дефектов в кремниевых диодных структурах // ФТП, 1990, т.24, вып.1, с. 181-185.

180. Задачи по физике твердого тела. Под ред. Г.Дж.Голдсмида, перевод с английского под ред.А.А.Гусева, М.П.Шаскольской / М:Наука, 1976, 430с.

181. Burton В., Speight M.V. The coarsening and annigilation kinetics of dislocation loops // Phil. Mag. A, 1986, v. 53, № 3, p. 385-402.

182. Алехин В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов // Наука, Москва, 1983, с.95., В.П.Алехин, Ю.Л.Красулин, М.Х.Шоршоров. ФХОМ, т.5, 48(1967).

183. Дубров А.Н., Моин М.Д., Кондратюк Ю.М., Костин A.B., Тульчинский Л.Н. Тепловые процессы при лазерном окислении поверхности оксидов // ФХОМ, 1991, №1, с.109-114.

184. Петраков А.П., Бушуев В.А. Рентгенодифракционные методы исследования точечных дефектов образующихся в монокристаллах кремния при импульсном лазерном воздействии // Письма в ЖТФ, 1993, т. 19, вып. 19, с.92-96.

185. Chaplanov A.M., Tochitsky E.L. Laser-induced structural transformation in thin metal films // Thin Solid Films, 1984, v. 116, p. 117-128.

186. Бушуев В. А., Петраков А. П. Рентгенодифрактометрическая диагностика лазерной диффузии алюминия в кремний // ЖТФ, 2000, т.70, вып.5, с.92-96.

187. Петраков А. П., Голубев Е.А. Рентгенодифрактометрические исследования изменений структуры приповерхностных слоев кремния в процессе лазерной диффузии бора// ФТТ, 1998, т.40, № 1, с.156-160.

188. Бушуев В. А., Петраков А.П. Исследование влияния лазерного отжига на структуру приповерхностных слоев ионно-имплантированного кремния методом рентгеновской дифрактометрии // ФТТ, 1993, т.35, № 2, с.355-364.

189. Фистуль В.И., Павлов A.M. Лазерная имплантация примесей в кремний // ФТП, 1983, т.17, вып.5, с.854-857.

190. Стрекалов В.H. Диффузия в условиях лазерного отжига полупроводников // ФТП, 1986, т. 20, вып.2, с.361-363.

191. В.Т.Бублик, С.Б.Евгеньев, А.А.Калинин и др. Особенности дефектообразования в в имплантированном ионами кремния GaAs при быстром фотонном отжиге // Кристаллография, 1997, т.42, №2, с.360-364.

192. В.Т.Бублик, А.В.Курилятник, К.Д.Щербачев и др. Рентгенодифракционные исследования приповерхностных слоев кремния подвергнутых имплантации ионов Аг+ в условиях фотофозбуждения // Поверхность, 2002, №7, с.108-112.

193. Винецкий В. Л., Чайка Г.Е. Диффузия атомов в неметаллических кристаллах, стимулипрованная рекомбинацией носителей тока // ФТТ, 1982, т.24., вып. 7, с. 2170-2176.

194. Атомная диффузия в полупроводниках. Под ред. Д.Шоу / М.:Мир, 1975, 688с.

195. Каур И., Густ В. Диффузия по границам зерен / М.:, Машиностроение, 1991, 445с.

196. Винценц C.B., Зотеев A.B., Плотников Г.С. О порогах возникновения неупругих деформаций в поверхностных слоях Si и GaAs при многократном импульсном лазерном облучении // ФТП, 2002, т.36, вып.8, с.902-908.

197. Винценц C.B., Зайцев A.B., Плотников Г.С. Самоорганизация лазерно-индуцированных точечных дефектов на начальных стадиях неупругих фотодеформаций германия // ФТП, 2003, т.37, вып.2, с. 134-142.

198. Пятилетов Ю.С. Эффективность поглощения дислокациями собственных точечных дефектов // ФММ, 1986, т.62, вып.4, с.636-642.

199. Легирование полупроводников. Сборник трудов // М.: Наука, 1982, 194с.

200. Молоцкий М.И. Дислокационный механизм люминесценции металлов при разрушении //ФТТ, 1978, т.20, №6, с.1651-1657.

201. Молоцкий М.И. Дислокационная люминесценция поверхностных состояний в металлах //ФТТ, 1981, т.23, №7, с.2171-2176.

202. Молоцкий М.И. Генерация дырок при распаде дислокаций и механолюминесценция металлов // ФММ, 1983, т.55, №1, с.43-49.

203. Banishev A.F., Panchenko V.Ya., Shishkov A.V. Peculiarities of metal surface glow under YAG:Nd laser pulses // Int., Conf., Laser and Laser-Information Technologies, ILLA-98, Shatura, Moscow region, Russia, 27-29June, 1998, Technical Degest, p.95.

204. Банишев А.Ф., Панченко В.Я., Шишков А.В. Нетепловое свечение поверхности металлов инициируемое термодеформациями при воздействии лазерных импульсов // ФТТ, 1999, т.41, вып.9, с. 1538-1543.

205. Банишев А.Ф., Панченко В.Я., Шишков А.В. Нетепловое свечение поверхности W, возникающее при импульсном лазерном воздействии // Известия РАН, сер.физ., 1999, т.63, №10, 2013-2015.

206. Banishev A.F., Panchenko V.Ya., Shishkov A.V. Mechanoluminescence of metal surface initiated by YAG:Nd laser pulses // Proc. SPIE, 1999, v.3734, p.275-278.

207. Banishev A.F., Panchenko V.Ya., Shishkov A.V. Peculiarities of metal surface glow under YAG:Nd laser pulses // Proc. SPIE, 1999, v.3688, p.382-386.

208. Banishev A.F., Panchenko V.Ya., Shishkov A.V. Laser-induced radiative rising of defects on surface and metal surface destruction // Appl. Surface Science, 2000, v. 153, №2-3, p. 166-171.

209. Banishev A.F., Panchenko V.Ya., Shishkov A.V. Investigation of the Mechanoluminescence Spectrum of Tungsten Excited with Laser Pulses // Laser Physics, 2001, v. 11, №8, c.926-930.

210. Банишев А.Ф., Панченко В.Я., Шишков А.В. Исследование спектра нетеплового свечения поверхности вольфрама в результате импульсной пластической термодеформации // Поверхность, 2002, №6, с.48-52.

211. Банишев А.Ф., Панченко В.Я., Шишков А.В. Исследование деформационно-стимулированного, нетеплового свечения тонких металлических пластин и пленок

212. Известия РАН, сер.физ., 2002, т.66, №7, с.976-980.

213. Банишев А.Ф., Панченко В.Я., Шишков А.В. Нетепловое свечение тонких металлических пластин и пленок возбуждаемое воздействием лазерных импульсов // ЖТФ, 2003, т.73, №5, с.90-95.

214. Banishev A. F., Panchenko V. Yu., Shishkov А. V. Triboluminescence of tungsten initiated by termodeformations under laser action // Proc. SPIE 2001, v.4429, p.139-143,

215. Banishev A.F., Panchenko У.Ya., Shishkov А. У. Deformation stimulated emission of light from thin metal film surface // Proc. SPIE, 2001, v.4644, c.162-165.

216. Banishev A.F., Kremnev A.Yu., Shishkov A.V. Diagnostics of processes formation and mechanoluminescence in semiconductors and metals // Russian-German laser simposium, Vladimir-Suzdal, 21.09-26.09, 2000, p.47.

217. Banishev A.F., Panchenko V.Ya., Shishkov А. У. Laser induced mechanoluminescence of thin metallic surface // XVII-Int., Conf., on Coherent and Nonlinear Optics, ICONO-2001, Minsk, Belarus, 26 June-1 July, 2001, Technical Degest, p.96.

218. Банишев А.Ф., Панченко В.Я., Шишков A.B. Люминесценция тонких пластин и пленок молибдена возбуждаемая импульсными термодеформациями // Тезисы докладов Х-Национальной конференции по росту кристаллов, Москва, ИК РАН, 24-29 ноября, 2002, с.612.

219. Банишев А.Ф., Панченко В.Я., Шишков А.В. Особенности механолюминесценции тонких металлических пленок возбуждаемой длинными и короткими лазерными импульсами // Письма в ЖТФ, 2004, т.30, вып.6, с.67-71.

220. Судзуки Т., Ёсинага X., Такеути С. Динамика дислокаций и пластичность / М., Мир, 1989, 294с.

221. Трефилов В.И., Милман Ю.В., Иващенко Р.К. и др. Структура, текстура и механические свойства деформированных сплавов молибдена / Киев: Наук.думка, 1983. 232с.

222. Кайбышев О .А., Валиев Р.З. Границы зерен и свойства металлов / Москва, Металлургия, 1987, 174с.

223. Ионов В.Н., Селиванов В.В. Динамика разрушения деформируемого тела / Москва, Металлургия, 1987, 149с.

224. Абрамова К.Б., Пахомов А.Б., Перегуд Б.П., Щербаков И.П. Инфракрасное излучение, возникающее при деформации и разрушении металлов // ЖТФ 1988, т.58, №4, с.817-823.

225. Абрамова К.Б., Пахомов А.Б., Перегуд Б.П., Щербаков И.П. Излучение света при динамическом разрушении титана // ЖТФ, 1990, т.60, №6, с. 186-191.

226. Абрамова К.Б., Щербаков И.П. Люминесценция, возбуждаемая в металлах при механических нагружениях // ЖТФ, 1994, т.64, №9, с.75-81.

227. Займан Дж. Принципы теории твердого тела. М.:Мир, 1966, 416с.

228. Фридель Ж. Дислокации. М.:Мир, 1967, 643с.

229. Misra A. A Physical model for the stress-induced electromagnetic effect in metals // Appl.Phys., 1978, v.16, p.196-199.

230. Молотский М.И. Дислокационный механизм эффекта Мисры // Письма в ЖТФ, 1980, т.6, с.52-56.

231. Гутман Э.М. Механохимия металлов и защита от коррозии. М.-.Металлургия, 1981,271с.

232. Андриевский Р.А., Глезер A.M. Размерные эффекты в нанокристаллических материалах. Особенности структуры. Термодинамика. Фазовые равновесия. Кинетические явления // ФММ. 1999. т.88. №1. с.50-73.

233. Андриевский Р.А., Глезер A.M. Размерные эффекты в нанокристаллических материалах. Механические и физические свойства // ФММ, 2000, т.89, №1, с.91-112.

234. Поздняков В.А., Глезер A.M. Структурные механизмы пластической деформации нанокристаллических материалов // ФТТ, 2002, т.44, №4, с.705-710.

235. Поздняков В .А., Глезер A.M. Природа микропластической деформации поликристаллических материалов // Доклады РАН, 2002, т.384, №2, с. 177-180.

236. Banishev A.F., Golubev V.S., Khramova O.D. Study of the Keyhole Formation Dynamics under the High-Power Laser Pulse Action upon Metals // Laser Physics, 1993, v.3, №6, p.l 198-1203.

237. Банишев А.Ф., Голубев B.C., Новиков M.M., Храмова О.Д. Колебательный режим пробивки металлов импульсом лазерного излучения // Известия АН СССР, сер.фи., 1993, т.57, №12, с.99-107.

238. Банишев А.Ф., Чистяков И.М. Динамика развития микрорельефа на поверхности кремния под действием мощного лазерного импульса // Квантовая электроника, 1992, т. 19, №5, с.449-451.

239. Банишев А.Ф., Голубев B.C., Дубров В.Д. Влияние внешнего давления и типа газа на механизм и скорость пробивки металлов импульсами YAG.-Nd-лазера // Квантовая электроника, 1996, т.23, №11, с. 1029-1033.

240. Banishev A.F., Chistykov I.M. Dynamics of the development of microrelief structure on silicon surface under action of YAG:Nd-laser pulses // Proc. SPIE, 1993, v.1856, p.213-215 .

241. Banishev A.F., Golubev V.S., Novikov M.M., Khramova O.D. Oscillatory regime of metallic plate breakdown under laser beam // Proc. SPIE, 1993, v.2257, p. 14-21.

242. Banishev A.F., Golubev V.S., Zabelin A.M. // Proc. SPIE, 1994, v.2207, p.248-254.

243. Banishev A.F., Golubev V.S., Dubrov V.D. Influence of external pressure and gas type on mechanism and velocity of metal punching with YAG-Nd-laser pulses // Proc. SPIE, 1996, v.3093, p.318-323.

244. Banishev A.F., Chistykov I.M. Dynamics of the development of microrelief structure on silicon surface under action of YAG:Nd-laser pulses // Int., Conf., on Coherent and Nonlinear Optics, USSR, Leningrad, Technical Digest, 1991. v.l, p.35

245. Банишев А.Ф., Голубев B.C., Новиков M.M., Храмова О.Д. Исследование флуктуаций температуры при действии лазерного излучения на металлы // Тезисы докладов на VII-Международной конференции "Оптика лазеров", Санкт-Петербург, 1993, т.2, с.534.

246. Технологические лазеры. Справочник. Под общ. ред. Г.А.Абильсиитова / М.: Машиностроение, 1991, т.1,432с.

247. Физические величины. Справочник. Под. ред. Григорьева И.С., Михайлова Е.З. /М., Энергоатомиздат, 1991. 1231с.

248. Patel R.S., Brewster M.Q. Effect of oxidation on low power Nd:YAG laser metal interaction // ICALEO"88, 1988, p.313-318.

249. Бычков С.Г., Бикетов A.A., Машакова C.M. Физико-химические превращения в химически реагирующих системах при воздействии импульсного лазерного излучения // Физика и химия обработки материалов, 1990, №6, с.33-41.

250. Sainte-Canherine С., Jeandin М., Kechemain D., Ricaud J.-P., Sabatier L. Study of dynamic absorptivity at Ю.бцт (C02) and 1.06fim (Nd:YAG) wavelengths as a function of temperature // Journal de Physique IV, 1991, v. 1, p. 151 -157.

251. Aden M., Beyer E., Herziger G., Kunze H. Laser induced vaporization of a metal surface // J.Phys.D: Appl.Phys., 1992, v.25, p.57-63.

252. Минько Л.Я., Лопарев А.Н., Насонов В.И., Ковалев A.M. Воздействие квазистационарных миллисекундных импульсов излучения неодимового лазера на металлы // Квантовая электроника, 1985, т.12, № 6, с. 1211-1218.

253. Бабенко С.П., Яковлев М.А. Изменение параметров плазменного факела над металлической мишенью при изменении мощности лазера и давления окружающего газа // Физика и химия обработки материалов, 1989, №2, с.37-43.

254. Гончаров В.К. Роль частиц материала мишени в динамике лазерного эрозийного факела // Инженерно-физический журнал, 1992, т.62, №5, с.665-673.

255. Авруцкий И.А., Базакуца П.В., Прохоров A.M., Сычугов A.B. Движение периодического поверхностного микрорельефа под действием мощного лазерного излучения // Квантовая электроника, 1985, т.12, №3, с.650-652.