RU2786788C1

RU2786788C1 - Method for forming a periodic pattern on the surface of amorphous thin films of phase-variable chalcogenide materials

Info

Publication number: RU2786788C1
Application number: RU2022117022A
Authority: RU
Inventors: Михаил Петрович Смаев; Виктория Борисовна Глухенькая; Петр Иванович Лазаренко; Иван Андреевич Будаговский; Сергей Александрович Козюхин
Filing date: 2022-06-24
Publication date: 2022-12-26

Abstract

FIELD: optoelectronics and to optical laser technologies.

SUBSTANCE: invention relates to the field of optoelectronics and to optical laser technologies for the formation of topological microdimensional structures on substrates. The method for forming a periodic pattern on the surface of amorphous thin films of phase-variable chalcogenide materials includes laser local irradiation of a pre-deposited film, while as a result of a single scanning with a laser beam, the formation of rewritable two-phase periodic structures occurs in a pre-ablative energy mode during periodic local crystallization of a film of phase-variable chalcogenide materials in a pulsed field. linearly polarized laser radiation of ultrashort duration with a wavelength of 1030±10 nm, moving relative to the film surface with a scanning speed of 1 to 200 μm/s, and laser irradiation is carried out by pulses with a duration of 150 fs to 2 ps, a repetition rate of 1 to 500 kHz and energy flux density from 3.0 to 3.6 mJ/cm².

EFFECT: invention provides pre-ablative formation of two-phase periodic structures based on amorphous and crystallized bands, which differ significantly in their optical contrast.

1 cl, 3 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области оптоэлектроники и оптическим лазерным технологиям формирования топологических микроразмерных структур на подложках, а именно к способам направленного микроструктурирования поверхности фазопеременных халькогенидных материалов в поле импульсного лазерного излучения фемто- и пикосекундной длительности.The invention relates to the field of optoelectronics and optical laser technologies for the formation of topological microsized structures on substrates, and in particular to methods for directed microstructuring of the surface of phase-changing chalcogenide materials in the field of femto- and picosecond pulsed laser radiation.

Модифицированные поверхности могут применяться для оптической многоуровневой модуляции света, в частности, для управления формой и направлением распространения светового пучка, трансформации волнового фронта. Разработка оптических схем пространственной модуляции света на основе периодических микроструктурированных поверхностей особенно перспективна для дифракционных оптических приложений и перезаписываемых компьютерных голограмм.Modified surfaces can be used for optical multilevel modulation of light, in particular, for controlling the shape and direction of propagation of a light beam and wavefront transformation. The development of optical schemes for spatial light modulation based on periodic microstructured surfaces is especially promising for diffractive optical applications and rewritable computer holograms.

Большинство способов формирования периодических структур на поверхности оптических материалов, в том числе фазопеременных халькогенидных материалов, с целью осуществления эффективной оптической модуляции сконцентрировано на получении микроструктурированных областей с помощью прецизионных электронно-литографических процессов, позволяющих создавать периодические структуры высокого разрешения. К недостаткам фотолитографической технологии можно отнести ее трудоемкость, обусловленную многостадийностью технологических процессов, низкую производительность и высокую стоимость. Альтернативным способом микроструктурирования поверхности является модификация поверхности материала в поле лазерного излучения или пучком заряженных частиц.Most of the methods for forming periodic structures on the surface of optical materials, including phase-changing chalcogenide materials, in order to implement effective optical modulation, are focused on obtaining microstructured regions using precision electron lithography processes that allow creating high-resolution periodic structures. The disadvantages of photolithographic technology include its complexity due to the multi-stage technological processes, low productivity and high cost. An alternative method of surface microstructuring is the modification of the material surface in the field of laser radiation or a beam of charged particles.

Известен способ наноструктурирования поверхности полупроводниковых пленок на основе халькогенидов свинца, выбранный в качестве аналога и заключающийся в модификации поверхности полупроводниковой пленки непрерывным лазерным излучением [1]. Модификация проводится излучением с энергией кванта, превосходящей ширину запрещенной зоны, в диапазоне мощности от 5 до 10 Вт при диаметре лазерного пучка на поверхности пленки от 30 до 100 мкм. Скорость сканирования поверхности пленки должна находиться в диапазоне от 40 до 160 мкм/с. В результате такого энергетического воздействия на поверхности пленки образуются ансамбли наночастиц с бимодальным распределением по размеру. Размер частиц варьируется от 100 до 1000 нм и зависит от распределения интенсивности в лазерном пучке.A known method of nanostructuring the surface of semiconductor films based on lead chalcogenides, selected as an analogue and consists in modifying the surface of the semiconductor film by continuous laser radiation [1]. Modification is carried out by radiation with a quantum energy exceeding the band gap in the power range from 5 to 10 W at a laser beam diameter on the film surface from 30 to 100 μm. The scanning speed of the film surface should be in the range from 40 to 160 µm/s. As a result of such an energy impact, ensembles of nanoparticles with a bimodal size distribution are formed on the film surface. The particle size varies from 100 to 1000 nm and depends on the intensity distribution in the laser beam.

Известный способ обладает несколькими недостатками. Во-первых, он позволяет формировать на поверхности облучаемого материала только объекты в виде отдельных наночастиц, нерегулярно распределенных внутри облученной области. Формирование протяженных периодических геометрически однородных областей не представляется возможным. Во-вторых, в предлагаемом способе модификации поверхности весьма затруднительно осуществлять прецизионный контроль размеров формируемых наноструктурных объектов. В-третьих, процесс формирования наночастиц рассматриваемым способом является необратимым и удаление наночастиц с поверхности пленки можно осуществить только за счет физического повреждения материала (жидкостное травление, механическая обработка и т.д.). Кроме того, формируемые наночастицы не обеспечивают контраст оптических свойств, ограничивая возможные приложения сформированных структурированных поверхностей.The known method has several disadvantages. First, it makes it possible to form on the surface of the irradiated material only objects in the form of individual nanoparticles irregularly distributed within the irradiated region. The formation of extended periodic geometrically homogeneous regions is not possible. Secondly, in the proposed method of surface modification, it is very difficult to carry out precise control of the sizes of the formed nanostructured objects. Thirdly, the process of formation of nanoparticles by the method under consideration is irreversible, and the removal of nanoparticles from the film surface can be carried out only due to physical damage to the material (wet etching, mechanical processing, etc.). In addition, the formed nanoparticles do not provide a contrast of optical properties, limiting the possible applications of the formed structured surfaces.

Другой аналог способа формирования фазовых периодических микроструктур на поверхности халькогенидных стеклообразных полупроводников заключается в создании на подложке элементов заданной микроструктуры через поверхностную маску в результате имплантации ионов серебра с энергией 4-100 кэВ при дозах облучения 1.0⋅10¹⁵-6.5⋅10²⁰ ион/см² и плотностях тока ионного пучка 2-50 мкА/см² [2]. Данная технология позволяет формировать периодические структуры с высоким оптическим контрастом без изменения рельефа поверхности.Another analogue of the method of forming phase periodic microstructures on the surface of chalcogenide glassy semiconductors is to create elements of a given microstructure on the substrate through a surface mask as a result of implantation of silver ions with an energy of 4-100 keV at radiation doses of 1.0⋅10 ¹⁵ -6.5⋅10 ²⁰ ion/cm ² and current densities of the ion beam 2-50 μA/cm ² [2]. This technology makes it possible to form periodic structures with high optical contrast without changing the surface topography.

Известный способ имеет несколько недостатков. Во-первых, имплантация является сложным и дорогостоящим с технологической точки зрения процессом. Во-вторых, внедрение примесных атомов в структуру халькогенидного материала сильно меняет его химический состав. Кроме того, атомы серебра обладают высоким коэффициентом термодиффузии и могут самопроизвольно мигрировать по поверхности и вглубь нелегированной халькогенидной пленки при температурных воздействиях. Данный факт существенно ограничивает изобретение, и делает последующий процесс применения данных структур для создания активного перестраиваемого оптического элемента затруднительным и неконтролируемым. В-третьих, геометрия создаваемых предлагаемым способом структурированных поверхностей обеспечивается геометрией маски, что усложняет процесс микроструктурирования поверхности, т.к. для каждого типа геометрии нужна отдельная маска. Применение поверхностных масок для формирования микронных и наноразмерных элементов подразумевает использование литографических процессов, что приводит к существенному увеличению стоимости данного способа.The known method has several disadvantages. First, implantation is a complex and technologically expensive process. Second, the introduction of impurity atoms into the structure of a chalcogenide material greatly changes its chemical composition. In addition, silver atoms have a high thermal diffusion coefficient and can spontaneously migrate over the surface and deep into the undoped chalcogenide film under temperature effects. This fact significantly limits the invention, and makes the subsequent process of using these structures to create an active tunable optical element difficult and uncontrollable. Thirdly, the geometry of the structured surfaces created by the proposed method is provided by the geometry of the mask, which complicates the process of surface microstructuring, since each type of geometry needs a separate mask. The use of surface masks for the formation of micron and nanoscale elements implies the use of lithographic processes, which leads to a significant increase in the cost of this method.

Выбранный в качестве прототипа способ формирования периодического тонкопленочного рисунка (одномерных тонкопленочных наноструктур типа нанопроволок и периодических решеток из нанопроволок) на подложке, заключается в локальной лазерной модификации поверхности, предварительно нанесенной на подложку пленки по механизму импульсного двухфазного разрушения [3]. Облучение проводится в режиме сканирования при одновременном воздействии двух когерентных лазерных пучков, формирующих на поверхности периодическую интерференционную картину. Интенсивность излучения на поверхности пленки в области интерференционных максимумов должна быть достаточной для разогрева пленки и последующего ее разрушения в соответствии с «двухфазным» механизмом: плавление и испарение пленки за время, равное длительности лазерного импульса. В результате периодические микро- и наноразмерные структуры из материала исходной пленки будут формироваться в минимумах интерференционной картины, причем ширина создаваемых нанопроволочек будет определяться гидродинамическими процессами протекающими в процессе воздействия лазерного импульса на поверхности и в объеме пленки, а также в образующейся газовой (паровой) фазе в приповерхностной области.The method chosen as a prototype for forming a periodic thin-film pattern (one-dimensional thin-film nanostructures such as nanowires and periodic gratings of nanowires) on a substrate consists in local laser modification of the surface previously deposited on the film substrate by the mechanism of pulsed two-phase destruction [3]. Irradiation is carried out in the scanning mode with the simultaneous action of two coherent laser beams that form a periodic interference pattern on the surface. The radiation intensity on the film surface in the region of interference maxima should be sufficient for heating the film and its subsequent destruction in accordance with the "two-phase" mechanism: melting and evaporation of the film in a time equal to the duration of the laser pulse. As a result, periodic micro- and nano-sized structures from the material of the initial film will be formed at the minima of the interference pattern, and the width of the created nanowires will be determined by hydrodynamic processes occurring during the action of a laser pulse on the surface and in the volume of the film, as well as in the resulting gas (vapor) phase in surface area.

Изобретение, выбранное в качестве прототипа, имеет несколько недостатков. Во-первых, формирование периодического рисунка на подложке возможно только при воздействии импульсного наносекундного излучения, поскольку режим двухфазного разрушения пленки реализуется при определенных соотношениях между длительностью лазерного импульса и его интенсивностью. При облучении пленки более короткими импульсами (например, фемтосекундной длительности) реализуется режим сублимационного удаления материала с поверхности облучаемой подложки. Во-вторых, данный способ применим для узкого класса материалов и параметры воздействия необходимо отдельно подбирать для каждой пленки и каждой подложки, выполненных из соответствующих материалов. Это связано с тем, что необходимо учитывать химическую активность материалов на границе пленка/подложка при температурах плавления/сублимации, смачиваемость материала пленки относительно материала подложки в расплавленном состоянии с целью предотвращения неконтролируемого растекания расплавленного материала по подложке в процессе облучения или формирования наплывов. Необходимо также учитывать давление насыщенных паров, поскольку данный параметр влияет на эффективность адсорбции испарившихся и сублимированных атомов и дальнейшей миграции адатомов по разогретой поверхности, т.е. влияет на качество формирующейся периодической структуры. Данные требования накладывают ограничения на использование некоторых материалов, широко используемых в оптоэлектронике. Следует отметить, что указанным способом можно сформировать только одномерные тонкопленочные наноструктуры типа нанопроволок или решетки на их основе.The invention chosen as a prototype has several disadvantages. First, the formation of a periodic pattern on the substrate is possible only under the action of pulsed nanosecond radiation, since the regime of two-phase destruction of the film is realized at certain ratios between the duration of the laser pulse and its intensity. When the film is irradiated with shorter pulses (for example, femtosecond pulses), the mode of sublimation removal of material from the surface of the irradiated substrate is realized. Secondly, this method is applicable to a narrow class of materials, and the exposure parameters must be selected separately for each film and each substrate made from the corresponding materials. This is due to the fact that it is necessary to take into account the chemical activity of materials at the film/substrate interface at melting/sublimation temperatures, the wettability of the film material relative to the substrate material in the molten state in order to prevent uncontrolled spreading of the molten material over the substrate during irradiation or the formation of sagging. It is also necessary to take into account the saturated vapor pressure, since this parameter affects the efficiency of adsorption of evaporated and sublimated atoms and further migration of adatoms over a heated surface, i.e. affects the quality of the emerging periodic structure. These requirements impose restrictions on the use of some materials widely used in optoelectronics. It should be noted that this method can form only one-dimensional thin-film nanostructures such as nanowires or lattices based on them.

Задача изобретения - формирование протяженных двухфазных периодических поверхностных структур на поверхности пленок фазопеременных халькогенидных материалов без существенного изменения морфологии поверхности.The objective of the invention is the formation of extended two-phase periodic surface structures on the surface of films of phase-changing chalcogenide materials without a significant change in surface morphology.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом способе изобретения формирование двухфазных периодических структур на поверхности аморфной пленки фазопеременных халькогенидных материалов происходит в процессе периодической локальной кристаллизации материала пленки при доабляционном воздействии в поле импульсного линейно поляризованного лазерного излучения фемто- или пикосекундной длительности в режиме сканирования.The solution of the problem is achieved by the fact that in the proposed method of the invention, the formation of two-phase periodic structures on the surface of an amorphous film of phase-changing chalcogenide materials occurs in the process of periodic local crystallization of the film material under pre-ablation exposure in the field of pulsed linearly polarized laser radiation of femto- or picosecond duration in the scanning mode.

Изобретение базируется на двух последовательных физических явлениях: возникновение поверхностного плазмон-поляритона на поверхности облучаемого материала и его интерференции с падающим лазерным излучением. При этом на поверхности пленки будет формироваться интерференционная картина, приводящая к периодической модуляции температуры на поверхности халькогенидного полупроводника, которая, в свою очередь, будет приводить к кристаллизации пленки в максимумах интерференционной картины.The invention is based on two consecutive physical phenomena: the appearance of a surface plasmon polariton on the surface of the irradiated material and its interference with the incident laser radiation. In this case, an interference pattern will form on the film surface, leading to periodic temperature modulation on the surface of the chalcogenide semiconductor, which, in turn, will lead to film crystallization at the maxima of the interference pattern.

В этих условиях облучение поверхности фазопеременных халькогенидных материалов (РСМ) линейно поляризованными ультракороткими импульсами приводит к формированию лазерно-индуцированных периодических поверхностных структур (ЛИППС). Особенность ЛИППС, создаваемых на поверхности РСМ, заключается в периодической модуляции фазового состояния материала в доабляционном режиме. ЛИППС, сформированные на поверхности фазопеременных халькогенидных материалов, состоят из чередующихся закристаллизованных впадин и аморфных гребней, ориентированных перпендикулярно поляризации светового поля. Изменение рельефа поверхности в таких структурах не превышает нескольких нанометров. Запись протяженных структур на поверхности РСМ материалов достигается движением пленки относительно неподвижного светового пучка, либо сканированием луча относительно поверхности пленки. Аморфные и кристаллические ЛИППС характеризуются различными оптическими свойствами, в частности, коэффициентом отражения и показателем преломления, что делает получаемые периодические структуры перспективными для создания отражающих дифракционных микроэлементов. Период формируемых структур зависит от длины волны лазерного излучения, а ориентация определяется поляризацией светового поля.Under these conditions, irradiation of the surface of phase-changing chalcogenide materials (PCM) with linearly polarized ultrashort pulses leads to the formation of laser-induced periodic surface structures (LIPSS). A feature of LIPSSs created on the surface of PCMs is the periodic modulation of the phase state of the material in the pre-ablation mode. LIPSS formed on the surface of phase-changing chalcogenide materials consist of alternating crystallized depressions and amorphous ridges oriented perpendicular to the polarization of the light field. The change in the surface relief in such structures does not exceed a few nanometers. The recording of extended structures on the surface of PCM materials is achieved by moving the film relative to a stationary light beam, or by scanning the beam relative to the film surface. Amorphous and crystalline LIPSS are characterized by different optical properties, in particular, the reflection coefficient and refractive index, which makes the resulting periodic structures promising for creating reflective diffractive microelements. The period of the formed structures depends on the wavelength of laser radiation, and the orientation is determined by the polarization of the light field.

Создание высококачественных ЛИППС на поверхности фазопеременных халькогенидных материалов достигается тем, что на данные аморфные пленки воздействуют лазерными импульсами с длиной волны 1030±10 нм при длительности ультракоротких импульсов в диапазоне от 150 фс до 2 пс, поступающих на облучаемую пленку с частотой от 1 до 500 кГц. Диаметр лазерного пучка на поверхности структурируемого материала изменяется в диапазоне от 50 до 200 мкм, причем плотность потока энергии поддерживается на уровне от 3.0 до 3.6 мДж/см² и сканировании пленки относительно пучка со скоростью от 1 до 200 мкм/с. Ориентация ЛИППС перпендикулярна направлению поляризации светового пучка. Шириной записываемой полосы можно управлять смещением образца относительно фокальной плоскости: с увеличением ширины пучка увеличивается ширина записываемой линии.The creation of high-quality LIPSS on the surface of phase-changing chalcogenide materials is achieved by the fact that these amorphous films are affected by laser pulses with a wavelength of 1030 ± 10 nm with a duration of ultrashort pulses in the range from 150 fs to 2 ps, which arrive at the irradiated film with a frequency of 1 to 500 kHz . The laser beam diameter on the surface of the structured material varies in the range from 50 to 200 µm, the energy flux density being maintained at a level of 3.0 to 3.6 mJ/cm2 and ^the film is scanned relative to the beam at a speed of 1 to 200 µm/s. The LIPSS orientation is perpendicular to the direction of polarization of the light beam. The width of the recorded band can be controlled by the displacement of the sample relative to the focal plane: with an increase in the beam width, the width of the recorded line increases.

Воздействие на поверхность материала плотностями потока энергии ниже 3.0 мДж/см² приводит к формированию полосы ЛИППС нерегулярной ширины, а воздействие на поверхность материала плотностями потока энергии выше 3.6 мДж/см² приводит к формированию полосы постоянной ширины, но с полосой сплошной кристаллизации в центральной области записанной структуры, внутри которой отсутствует периодическое чередование двух фаз.Exposure of the material surface to energy flux densities below 3.0 mJ/cm2 leads to the formation ^of an LIPSS band of irregular width, and exposure of the material surface to energy flux densities above 3.6 mJ/cm2 leads to the formation ^of a band of constant width, but with a continuous crystallization band in the central region recorded structure, within which there is no periodic alternation of two phases.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является формирование ЛИППС в поле сканирующего лазерного пучка в доабляционном режиме. Данный способ позволяет формировать периодические структуры с контролируемыми геометрическими параметрами на больших площадях при условии обеспечения точности ориентации образца относительно светового пучка. Принципиальная важность использования фазопеременных халькогенидных материалов заключается в возможности обратной трансформации пленки посредством термического, оптического или низкочастотного электрического воздействия из кристаллического в исходное аморфное состояние (стирание). Последующее воздействие лазерными импульсами с другой или идентичной длиной волны позволяет формировать периодические структуры с другими или идентичными параметрами в той же локальной области (перезапись). Таким образом, можно осуществлять обратимое контролируемое низкоэнергетическое переключение между различными по своим оптическим характеристикам и структурным параметрам периодическими структурами.A distinctive feature of the proposed method is the formation of LIPSS in the field of a scanning laser beam in the pre-ablative mode. This method allows the formation of periodic structures with controlled geometric parameters over large areas, provided that the orientation of the sample relative to the light beam is accurate. The fundamental importance of using phase-changing chalcogenide materials lies in the possibility of reverse transformation of the film through thermal, optical, or low-frequency electrical action from the crystalline to the initial amorphous state (erasing). Subsequent exposure to laser pulses with a different or identical wavelength makes it possible to form periodic structures with different or identical parameters in the same local area (overwriting). Thus, it is possible to carry out reversible controlled low-energy switching between periodic structures that differ in their optical characteristics and structural parameters.

Изобретение поясняется представленными фиг. 1-3:The invention is illustrated by FIGS. 1-3:

фиг. 1 - принципиальная схема модификации халькогенидной пленки пучком ультракоротких импульсов, где: 1 - лазер, 2 - аттенюатор, 3, 4, 5 - зеркала, 6 - моторизированная полуволновая пластина, 7 - фокусирующая линза, 8 - трансляционный столик на воздушной подушке, 9 - образец;fig. 1 is a schematic diagram of the modification of a chalcogenide film by a beam of ultrashort pulses, where: 1 is a laser, 2 is an attenuator, 3, 4, 5 are mirrors, 6 is a motorized half-wave plate, 7 is a focusing lens, 8 is a translation table on an air cushion, 9 is sample;

фиг. 2 - запись ЛИППС на поверхности аморфной тонкой пленки фазопеременного халькогенидного материала, движущейся относительно светового пучка ультракоротких импульсов, где: Е - поляризация светового пучка, v - направление движения пленки;fig. 2 - LIPSS record on the surface of an amorphous thin film of a phase-changing chalcogenide material moving relative to a light beam of ultrashort pulses, where: E is the polarization of the light beam, v is the direction of film movement;

фиг. 3 - изображение ЛИППС, полученное с помощью оптического микроскопа, внутри области облученной фемтосекундными импульсами длительностью 185 фс, частотой следования 200 кГц, плотностью потока энергии 3.4 мДж/см² и скоростью сканирования 40 мкм/с.fig. 3 - image of LIPSS obtained using an optical microscope, inside the area irradiated with femtosecond pulses with a duration of 185 fs, a repetition rate of 200 kHz, an energy flux density of 3.4 mJ/cm ² and a scan rate of 40 μm/s.

Пример. Воздействие на халькогенидную пленку фазопеременного материала, в частности на поверхность аморфной тонкой пленки Ge₂Sb₂Te₅ фемтосекундными импульсами длительностью 185 фс с частотой следования 200 кГц и плотностью потока энергии 3.4 мДж/см² в пучке диаметром 140 мкм при скорости сканирования 40 мкм/с приводит к возникновению температурных градиентов, приводящих к кристаллизации материала в максимумах интерференционной картины. В результате на поверхности пленки Ge₂Sb₂Te₅ происходит формирование полосы шириной ~ 50 мкм, заполненной ЛИППС. Период ЛИППС определяется длиной волны записывающего сканирующего пучка и в данном примере равняется ≈ 1030 нм.Example. Exposure of a chalcogenide film to a phase-changing material, in particular, to the surface of an amorphous thin Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ film, by femtosecond pulses with a duration of 185 fs, a repetition rate of 200 kHz and an energy flux density of 3.4 mJ/cm2 ⁱⁿ a beam with a diameter of 140 μm at a scanning speed of 40 μm/ c leads to the appearance of temperature gradients, leading to crystallization of the material at the maxima of the interference pattern. As a result, on the surface of the Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ film, a band ~50 μm wide filled with LIPSS is formed. The LIPSS period is determined by the wavelength of the recording scanning beam and in this example is equal to ≈ 1030 nm.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет:Compared with the prototype, the proposed method allows:

1. формировать периодические структуры на поверхности аморфных тонких пленок фазопеременных халькогенидных материалов в доабляционном режиме при использовании низкоинтенсивного лазерного излучения, что снижает требования к энергетическим характеристикам лазерной системы;1. to form periodic structures on the surface of amorphous thin films of phase-changing chalcogenide materials in the pre-ablation mode using low-intensity laser radiation, which reduces the requirements for the energy characteristics of the laser system;

2. формировать периодически чередующиеся области с различными оптическими параметрами на поверхности облучаемой пленки без существенного изменения морфологии поверхности, т.е. исключая процессы сублимации/плавления/абляции материала;2. to form periodically alternating regions with different optical parameters on the surface of the irradiated film without a significant change in the surface morphology, i.e. excluding the processes of sublimation / melting / ablation of the material;

3. осуществлять стирание сформированных структур и повторную оптическую запись структуры с другими или идентичными параметрами в той же локальной области.3. erase the formed structures and re-record the structure with other or identical parameters in the same local area.

Источники информации:Sources of information:

1. Патент РФ №2553830.1. RF patent No. 2553830.

2. Патент РФ №2687889.2. RF patent No. 2687889.

3. Патент РФ №2613054 – прототип.3. RF patent No. 2613054 - prototype.

Claims

A method for forming a periodic pattern on the surface of amorphous thin films of phase-variable chalcogenide materials, including local laser irradiation of a pre-deposited film, characterized in that, as a result of a single laser beam scanning, the formation of rewritable two-phase periodic structures occurs in a pre-ablative energy mode during periodic local crystallization of a film of phase-variable chalcogenide materials in the field of pulsed linearly polarized laser radiation of ultrashort duration with a wavelength of 1030 ± 10 nm, moving relative to the film surface at a scanning speed of 1 to 200 μm/s, and laser irradiation is carried out by pulses with a duration of 150 fs to 2 ps, a repetition rate of 1 up to 500 kHz and energy flux density from 3.0 to 3.6 mJ/cm ² .