Разработка технологии создания поляризационно-чувствительных элементов оптики, фотовольтаики и памяти на фазовых переходах с помощью прямой фемтосекундной лазерной записи на поверхностях аморфного кремния и халькогенидных стеклообразных полупроводников

В предлагаемом проекте делается акцент на использование метода прямой фемтосекундной лазерной записи, заключающегося в одностадийном непосредственном формировании рельефа и(ли) модификации фазы облучаемого объекта в области воздействия лазерного луча на материал, что выгодно отличает данную технологию от альтернативных многостадийных литографических и химических методов. В значительной мере новизна предлагаемого исследования будет обусловлена изучением возможности формирования лазерно-индуцированных поверхностных периодических структур (ППС) – решеток с волновыми и субволновыми периодами, возникающими за счет возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов на поверхности полупроводника в поле мощных ультракоротких лазерных импульсов. ППС обеспечивают возникновение явно выраженной искусственной как оптической (двулучепреломление и дихроизм) анизотропии в облученных областях. Наличие анизотропии позволяет использовать структурированные таким образом материалы не только в качестве элементов поляризационной оптики и поляризационно-чувствительных солнечных элементов, но и для увеличения плотности записи при оптическом кодировании информации фемтосекундными лазерными импульсами. В рамках предлагаемого исследования для прямой фемтосекундной лазерной записи планируется использовать образцы на основе аморфного кремния (a-Si) и таких халькогенидных стеклообразных полупроводников (ХСП), как сульфид мышьяка As2S3, селенидов мышьяка As2Se3 и As50Se50. В проекте ставится задача разработки масштабируемой до планарных размеров не менее 1 см технологии прямой фемтосекундной лазерной записи ППС с волновыми (~1 мкм) и субволновыми (~100 нм) периодами и модификации фазовых состояний (переход из аморфной фазы в кристаллическую и обратно) в области лазерного воздействия в тонких пленках аморфного кремния и ХСП. Планируется комплексное исследование структурных, оптических и электрофизических свойств изучаемых образцов при варьировании поляризации, длин волн, стратегий сканирования, временных и энергетических параметров лазерного облучения. Отдельное внимание будет уделено практическим и теоретическим аспектам создания с помощью разрабатываемой технологии поляризаторов и фазовых пластин для инфракрасного диапазона на основе ХСП, элементов фотовольтаики на основе a-Si, оптического кодирования информации за счет фазовых переходов, в том числе и обратимых. Дополнительно планируется изучение вопроса создания гетеропереходов в аморфном кремнии за счет управляемой частичной кристаллизации его слоев при фемтосекундном лазерном облучении.