ИСТИНА

Индуцированные фемтосекундным лазерным воздействием поверхностные периодические структуры (ППС) на пленках халькогенидных стеклообразных полупроводников (ХСП) представляют интерес для исследований, в связи с наличием в них оптической и электрофизической анизотропии, обусловленной как модуляцией поверхностного рельефа, так и фазовыми трансформациями [1,2]. При этом обратимость подобных изменений позволяет осуществлять, например, запись и перезапись информации, либо управление оптическими свойствами в структурах на основе ХСП с помощью импульсного лазерного воздействия. К настоящему времени лазерно-индуцированные фазовые трансформации и рельеф хорошо изучены для пленок GST225 (Ge2Sb2Te5) [3], однако с точки зрения оптики ближнего и среднего инфракрасного диапазона более перспективными материалами представляются сульфид мышьяка (As2S3) и селенид мышьяка (As2Se3, As50Se50) [2]. В данной работе тонкие пленки из указанных выше ХСП (As2S3 576±5 нм; As2Se3, 842±5 нм; As50Se50, 534±5 нм) на подложках из монокристаллического кремния с подслоем хрома (100 нм) или на кварцевых стеклах были облучены фемтосекундными лазерными импульсами на частоте второй оптической гармоники с помощью лазерной системы Satsuma, Amplitude Systems (515 нм, 300 фс, энергия и число импульсов E = 0.1–0.4 мкДж, N = 10–1200) при нормальном падении. В результате облучения, на поверхности пленок были сформированы ППС в виде одномерных решеток с волновыми (~515 нм) и субволновыми (150–185 нм) периодами, ориентированные, соответственно, ортогонально или вдоль вектора поляризации. Тип формируемых ППС меняется в зависимости от числа и энергии импульсов, а модуляция глубины рельефа достигает 115 нм. Значения периодов и ориентация ППС согласуются с результатами численного моделирования в рамках плазмон-поляритонного механизма формирования данных структур. С увеличением числа лазерных импульсов или их энергии наблюдается эволюция от субволновых ППС к решеткам с волновым периодом, при этом структуры обоих типов могут наблюдаться одновременно в пределах одного кратера, сформированного фемтосекундным лазерным воздействием, в виде иерархической структуры из двух ортогональных решеток различного периода (рис. 1). Анализ спектров комбинационного рассеяния света (КРС, Horiba HR800) при возбуждении излучением с длиной волны 488 нм в пленках As2Se3 показал сдвиг максимума полосы КРС, расположенной в диапазоне 200–300 см–1, от 220 к 265 см–1, что может быть связано с фазовыми переходами в данном материале, индуцированными фемтосекеундным лазерным излучением. В то же время, в пленках As2S3 по данным КРС фотоиндуцированных фазовых трансформаций не зарегистрировано. Полученные лазерно-индуцированные структуры на поверхности пленок ХСП, обладающие анизотропией формы за счет поверхностного рельефа, могут быть использованы для создания поляризационно-чувствительных элементов оптики инфракрасного диапазона. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-19-00035).