Seminar INFLPR, Miercuri, 21.06.2017 ora 10:30, Sectia Laseri, Dr. Catalina ALBU: "Structuri periodice auto-organizate induse cu pulsuri laser în femtosecunde"

Seminar INFLPR

Miercuri, 21 Iunie 2017 ora 10:30

Sectia Laseri, sala de seminar

Titlu: "Structuri periodice auto-organizate induse cu pulsuri laser în femtosecunde"

Prezinta: Dr. Catalina ALBU

Abstract: Cercetările în domeniul nanoştiinţelor şi nanotehnologiilor sunt puternic încurajate şi susţinute în ultimii ani datorită impactului pozitiv pe care îl au în dezvoltarea de noi domenii precum nano-medicina, nano-electronica, nano-fotonica. Cerinţele acestor noi domenii ştiinţifice au impulsionat apariţia tehnicilor inovatoare pentru obţinerea de structuri cu dimensiuni mult sub domeniul micrometrilor. Obţinerea pe suprafaţa materialelor în regiunea iradiată de laser a unor structuri periodice de suprafaţă, aşa numitele structuri LIPSS (LIPSS – Laser Induced Periodical Surface Structures) sau "ripples", este o tehnică de structurare a materialelor ce prezintă o eficienţă de prelucrare crescută. Odată cu apariţia laserilor cu pulsuri cu durate ultrascurte, în domeniul femtosecundelor, în anumite condiţii de fluenţă laser şi polarizare, se observă generarea pe suprafaţa materialelor a unor structuri cu perioada de ordinul a zeci până la sute de nanometri. Recent, au fost raportate perioade mult mai mici decât lungimea de undă laser şi astfel au fost introduse alte două denumiri: structuri periodice cu frecvenţa spaţială joasă (LSFL - low-spatial-frequency LIPSS) având valoarea perioadei apropiată de lungimea de undă a laserului şi orientarea perpendicular pe direcţia de polarizare a fasciculului laser, şi structuri periodice cu frecvenţa înaltă (HSFL - high-spatial-frequency LIPSS) având valoarea perioadei cuprinsă între λ/2 şi λ/10.
Deşi mecanismele de formare a acestor structuri nu sunt pe deplin elucidate, datorită modificării proprietăților tribologice, optice, electrice, sau chimice ale materialelor, există deja o mare varietate de aplicații. Cunoaşterea şi controlul proceselor de interacție a pulsurilor laser ultrarapide cu materialele sunt esențiale atât pentru elucidarea mecanismele de formare a nanostructurilor periodice, cât şi pentru succesul prelucrării la micro si nanoscală. Având în vedere aceste aspecte, am efectuat o serie de experimente in care am studiat anumiti parametri ce pot influenţa formarea structurilor periodice cum ar fi: natura materialului iradiat (metale, aliaje, semiconductori), diferite condiţii de iradiere laser (lungimea de undă, energie, polarizare, număr de pulsuri sau viteza de scanare) precum şi mediul de interacţie (aer, lichid) sau temperatura substratului.
Din caracterizari SEM s-a determinat formarea unor fire metalice cu lungimi de ordinul micrometrilor si grosimi de zeci-sute de nm. Masuratorile SEM "cross-section" sau AFM au pus in evidenta adancimii ale structurilor periodice de pana la 200-300 nm, comparabile cu grosimea filmelor metalice. S-a mai determinat ca formarea acestora are loc in urma topirii si resolidificarii materialului si nu in urma ablatiei localizate, asa cum sugereaza teoriile interferentiale existente.