Наносекундное воздействие интенсивного лазерного излучения на тонкие плёнки TiAlN

Abstract

Измерены спектральные зависимости (λ = 0.35-1.0 μm) коэффициентов пропускания и отражательной способности R тонких плёнок бинарного нитрида TiAlN, осаждённых методом магнетронного распыления мишени на стеклянные подложки и на пластины Si. Плёнки TiAlN/Si толщиной 0.5 μm подвергались воздействию одиночных наносекундных (70 ns) импульсов излучения рубинового лазера с целью исследования влияния лазерно-индуцированных в TiAlN теплофизических процессов на динамику R(t) на длинах волн зондирующего излучения λ1 = 0.53 и λ2 = 1.06 μm и на состояние зон лазерного облучения, которое изучалось методами оптической и растровой электронной микроскопии. Наблюдаемое в эксперименте, связанное с импульсным нагревом плёнки, динамическое изменение R —- возрастание на λ1 и уменьшение на λ2, усиливается по мере повышения плотности энергии облучения W с приближением к порогу лазерной абляции нитрида ~ 1 J/cm2. Лазерно-индуцированные теплофизические процессы, происходящие при W = 0.6-0.9 J/cm2, приводят к специфической модификации слоя TiAlN с образованием сетки трещин из-за возникающих во время действия лазерного импульса термических напряжений. Повышение W приводит к образованию более развитой сетчатой/ячеистой структуры плёнки, характеризующейся меньшим средним размером ячеек. Ключевые слова: тонкие пленки, бинарный нитрид, лазерное облучение.