Laser-induced incandescence of silicon surface under 1064-nm excitation

Laser-induced incandescence (LII) of silicon surface is investigated under the excitation by a Q-switched YAG:Nd laser. With the increase of laser irradiation dose, the increase of LII signal is observed, which is attended by visible changes of the surface geometry. The anomalous behavior of the parameter of non-linearity of LII is observed with the increase of laser excitation power

London forces in highly oriented pyrolytic graphite

Surface of highly oriented pyrolytic graphite with terrace steps was studied using scanning tunneling microscopy with high spatial resolution. Spots with positive and negative charges were found in the vicinity of the steps. Values of the charges depended both on the microscope needle scan velocity and on its motion direction. The observed effect was theoretically explained with account of London forces that arise between the needle tip and the graphite surface. In this scheme, a terrace step works as a nanoscale diode for surface electric currents

Кутова еліпсометрія поверхневих шарів поруватого кремнію

Проведено еліпсометричну діагностику зразків поруватого кремнію з різним ступенем поруватості P. Зразки поруватого кремнію зі ступенем поруватості 30 % та 60 % було отримано на пластинах кремнію (100) з p-типом провідності, допованих бором високої концентрації, шляхом травлення у розчині HF та етанолу. Для характеризації оптичних властивостей зразків поруватого кремнію вимірювались кутові залежності таких еліпсометричних параметрів як Δ (cosΔ) та Ψ (tgΨ) в широкому інтервалі кутів падіння світла. З їх кутових залежностей визначались головний кут падіння світла ϕp та величина tgΨmin і її кутове положення. Також було досліджено оптичні властивості зразків поруватого кремнію з різним ступенем поруватості після їх витримування в ізопропіловому спирті протягом однієї доби. Морфологію поверхні зразків поруватого кремнію було досліджено методом атомно-силової мікроскопії. Знайдено, що еліпсометричні параметри для цих двох зразків поруватого кремнію з різним ступенем поруватості суттєво відрізняються, а саме відмінність у величинах головного кута падіння світла та кутового положення мінімуму tgΨ складає порядку 10°. В рамках моделі ефективного середовища одержані результати пояснено наявністю у зразку поруватого кремнію з P = 60% великої кількості речовини з малим показником заломлення, а саме повітря та оксиду кремнія, що утворився на стінках пор. Встановлено, що обробка зразків поруватого кремнію ізопропіловим спиртом протягом однієї доби з подальшим витримуванням зразків у повітрі призводить до зменшення головного кута падіння світла та показника заломлення внаслідок окислення поруватого кремнію.An ellipsometric diagnostics of porous silicon samples with different degree of porosity P was carried out. The porous silicon samples with degree of porosity of 30 % and 60 % were fabricated on (100) silicon wafers of p-type conductivity with a high concentration of boron dopant by etching in solution of HF and ethanol. To characterize the optical properties of porous silicon samples the angular dependences of such ellipsometric parameters as Δ (cosΔ) and Ψ (tgΨ) were measured within a wide range of light incidence angles. Due to their angular dependences the principal angle ϕp of light incidence and a value of tgΨmin and its angular position were determined. The optical properties of the samples of porous silicon with different degree of porosity after keeping in isopropyl alcohol during one day were also studied. The morphology of the porous silicon surface was investigated by atomic force microscopy. It was found that the ellipsometric parameters are significantly different for these two samples of porous silicon with different degree of porosity P, namely the differences in the value of the principal angle of light incidence and the angular position of the tgΨ minimum are about 10°. In the framework of the model of the effective medium the obtained result was explained by the presence in porous silicon sample with P = 60 % of larger amount of a substance with small refractive index, namely air and silicon oxide formed on the walls of its pores. It was established that treatment of the samples of porous silicon in isopropyl alcohol during one day and subsequent keeping of samples in air atmosphere leads to a decrease in the principal angle of light incidence and refractive index due to porous silicon oxidation

The role of magnetic component of a strong light field in electrostrictive effect

Electrostriction forces during laser ablation have been studied both theoretically and experimentally. The components of electroctrostriction force for inhomogeneous electromagnetic field near a substrate were proposed to be taken similarly to those in gases within nonresonant spectral region. Nonzero Lorentz force in standing light wave was found to be responsible for different morphology of the nanostructured surface as compared to etching the transient substrate. Our experiments were performed using the femtosecond laser focused on polished glass and Al-coated glass surfaces. The treated surfaces were studied using atomic force microscopy with the spatial resolution of 30 nm. Nanoscale patterning of the etched surface spots was explained in the frames of theoretical modeling. Possible spatial locations of electrostriction force components in the Gauss profile laser beam have been also discussed