Формирование наноструктур и нелинейная ближнепольная диагностика наноразмерных поверхностных объектов с помощью фемтосекундного лазерного излучения и атомно-силовой микроскопии

Целью первого этапа НИР является осуществление наноструктурирования металлических пленок с помощью АСМ и разработка методик нелинейной диагностики поверхностных нанообъектов.
На этапе №1 НИР выполненные следующий объем работ:
1. Теоретическое и экспериментальное исследование формирования поверхностных наноструктур, возникающих при облучении фемтосекундным лазерным излучением под иглой атомно-силового микроскопа.
1.1. Продемонстрирована возможность образования на поверхности образцов углублений (кратеров) диаметром 20–100 нм и глубиной в несколько нанометров. Наноструктуры в проведенных экспериментах создавались в разных материалах, начиная с мягкого и легкоплавкого индия и кончая таким жестким и тугоплавким магнитным материалом, каким является FeCr.
1.2. Исследовано влияние зависимости порога образования наноструктур от поляризации лазерного излучения, длительности лазерного импульса, расстояния между острием зонда и поверхностью образца.
1.3. Выполнен анализ экспериментальных результатов с точки зрения выяснения механизма, ответственного за наноструктурирование, который позволил сделать вывод о том, что основной причиной образования наноструктур на поверхности образцов при лазерном облучении зонда АСМ является разогрев зонда поглощенным лазерным излучением и его механическое давление на образец при термическом удлинении.
2. Разработка и реализация нелинейной диагностики поверхностных нанообъектов с использованием лазерного излучения и атомно-силовой микроскопии.
2.1. Собрана экспериментальная установка на основе коммерческого атомносилового сканирующего микроскопа фирмы NTMDT и источника оптического излучения - фемтосекундного лазера. В качестве тестовых структур были выбраны квантовые точки CdSe с размерами порядка 10 нм, периодическая структура кремниевых острий с радиусом кривизны кончика порядка 10нм, периодическая структура полос золота толщиной 70нм на кремниевой подложке.
2.2. Проведен расчет свойств локального оптического поля в ансамбле наносфер с заданной дисперсией размеров. Показано, что восприимчивость данной системы обладает резонансным характером.
3. Проведены патентные исследования.

1.1 Проведены экспериментальные и теоретические исследования, направленные на выяснение механизмов образования наноструктур при облучении активной зоны атомно-силового микроскопа лазерными импульсами фемтосекундной длительности;
1.2 Оптимизированы режимы воздействия лазерного излучения фемтосекундной длительности с целью минимизации размеров наноструктур;
1.3 Изучено влияние материала зонда атомно-силового микроскопа и плёнки с целью минимизации размеров наноструктур;
1.4 Созданы наноструктуры на магнитных материалах, таких как FeCr, СоС, и др.;
1.5. Построена теоретическая модель нелинейно-оптического отклика наноструктур в ближнем оптическом поле в присутствии зонда атомно-силового микроскопа.