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K: Kurzzeitphysik

K 3: Lasersysteme und -Anwendungen (Poster)

K 3.2: Poster

Montag, 15. März 1999, 16:30–18:30, GE1

Femtosekunden Schmelzen und Ablation von Halbleitern untersucht mit Hilfe der Flugzeit-Massenspektroskopie — •K. Sokolowski-Tinten, A. Cavalleri, M. Schreiner und D. von der Linde — Institut für Laser- und Plasmaphysik, Universität-GHS-Essen, D-45117 Essen

Das Schmelzen und die Ablation von Si und GaAs nach der Anregung mit 100 fs Laserimpulsen der Wellenlänge 620 nm ist mit massenspektroskopischen Verfahren untersucht worden. Es wurden u.a. die Energieverteilungen der von der Oberfläche freigesetzten Teilchen (Atome, Moleküle, Cluster; Neutrale und Ionen) im Ultrahochvakuum (p ≈ 10⁻¹⁰ mbar) mit Hilfe eines Quadrupol-Massenspektrometers vermessen. Für Energiedichten unterhalb der Ablationsschwelle F_ab ist so die Ermittlung der Oberflächentemperatur möglich. In einem Anregungsbereich, in dem optische Experimente das nicht-thermische Schmelzen beider Materialien zeigen, ergeben sich Temperaturen deutlich oberhalb der Schmelzt emperatur. Oberhalb F_ab führt die Wechselwirkung der freigesetzten Teilchen untereinander zu Modifiaktionen der Energieverteilungen. Zumindest für GaAs gelingt eine quantitative Beschreibung mit Hilfe der Theorie der Knudsen-Schicht. Für Si werden Moleküle/Cluster betehend aus bis zu 7 Atomen beobachtet. Das Mengenverhältnis der einzelnen Spezies zueinander variiert als Funktion der Energiedichte. Z.B. steigt das Verhältnis Si₂/Si₁ von weniger als 0,01 unterhalb der Ablationsschwelle auf bis zu 0,1 für höhere Energiedichten.