Наноабляция нанокристаллического алмаза

Экспериментально исследован процесс безграфитизационной абляции поверхности природного монокристалла алмаза и нанокристаллических алмазных пленок под воздействием УФ импульсного лазерного излучения наносекундной длительности. При плотностях энергии облучения ниже порога графитизации алмаза получены экстремально низкие скорости травления алмаза – менее 1 нм/1000 имп., и именно для данного процесса использован термин «наноабляция». Исследованы зависимости скорости наноабляции от плотности лазерной энергии, как для облучения образца в воздухе, так и в безкислородной атмосфере. Изучено влияние импульсного УФ облучения на оптическое поглощение алмаза. Проведенные исследования позволили предложить фотохимический механизм протекания процесса наноабляции, который подразумевает лазерно-индуцированное фотовозбуждение электронной системы алмаза в течении импульса; как следствие, появление ослабленных межатомных связей в решетке, что является причиной резкого возрастания скорости окисления поверхности в зоне лазерного облучения.
С помощью интерференционной профилометрии, электронной и оптической микроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния проведено изучение процессов лазерноиндуцированой модификации поверхности УНКА пленок с азотным легированием и без него. Показано, что травление материала без промежуточной графитизации с поверхности образца может быть реализовано для всех использованных структур с помощью обеих УФ лазерных систем. Обнаружен нелинейный характер скорости травления от количества импульсов облучения, для объяснения которого предложена модель двухслойной структуры азотной УНКА пленки. Анализ скоростей наноабляции и величин порогов графитизации позволили сделать вывод, что с точки зрения лазерной модификации алмазной фазы в УНКА пленках более перспективен ArF лазер.