Periodic structures were generated on Si and SiC surfaces by irradiation with femtosecond laser pulses. Self-organized structures with spatial periodicity of approximately 600 nm appear on silicon and silicon carbide in the laser fluence range just above the ablation threshold and upon irradiation with a large number of pulses. As in the case of metals, the dependence of the spatial periodicity on laser fluence can be explained by the parametric decay of laser light into surface plasma waves. The results show that the proposed model might be universally applicable to any solid state material.
REFERENCES
1.
S.
Hohm
, A.
Rosenfeld
, J.
Kruger
, and J.
Bonse
, J. Appl. Phys.
112
, 014901
(2012
).2.
R. L.
Harzic
, D.
Dorr
, D.
Sauer
, N.
Neumeier
, M.
Epple
, H.
Zimmerman
, and F.
Stracke
, Phys. Procedia
12
, 29
(2011
).3.
Y.
Yang
, J.
Yang
, L.
Xue
, and Y.
Guo
, Appl. Phys. Lett.
97
, 141101
(2010
).4.
J.
Sipe
, J. F.
Young
, J.
Preston
, and H. V.
Driel
, Phys. Rev. B
27
, 1141
(1983
).5.
J.
Bonse
, J.
Kruger
, S.
Hohm
, and A.
Rosenfeld
, J. Laser Appl.
24
, 042006
(2012
).6.
T. J.-Y.
Derrien
, R.
Torres
, T.
Sarnet
, M.
Sentis
, and T. E.
Itina
, Appl. Surf. Sci.
258
, 9487
(2012
).7.
T. J.-Y.
Derrien
, T. E.
Itina
, R.
Torres
, T.
Sarnet
, and M.
Sentis
, J. Appl. Phys.
114
, 083104
(2013
).8.
R. V.
Volkov
, D. M.
Golishnikov
, V. M.
Gordienko
, and A. B.
Savel'ev
, JETP Lett.
77
, 473
(2003
).9.
J.
Bonse
, A.
Rosenfeld
, and J.
Kruger
, Proc. SPIE
7994
, 79940
M (2011
).10.
M. B.
Agranat
, S. I.
Ashtkov
, V. E.
Fortov
, S. I.
Anisimov
, A. M.
Dykhne
, and P. S.
Kondrateko
, J. Exp. Theor. Phys.
88
, 370
–376
(1999
).11.
J.
Reif
, O.
Varlamova
, S.
Varlamov
, and M.
Bestehorn
, Appl. Phys. A
104
, 969
(2011
).12.
G. D.
Tsibidis
, M.
Barberoglou
, P. A.
Loukakos
, E.
Stratakis
, and C.
Fotakis
, Phys. Rev. B
86
, 115316
(2012
).13.
S.
Sakabe
, M.
Hashida
, S.
Tokita
, and K.
Okamura
, Phys. Rev. B
79
, 033409
(2009
).14.
K.
Okamuro
, M.
Hashida
, Y.
Miyasaka
, Y.
Ikuta
, S.
Tokita
, and S.
Sakabe
, Phys. Rev. B
82
, 165417
(2010
).15.
M.
Hashida
, Y.
Ikuta
, Y.
Miyasaka
, S.
Tokita
, and S.
Sakabe
, Appl. Phys. Lett.
102
, 174106
(2013
).16.
M.
Hashida
, S.
Namba
, K.
Okamuro
, S.
Tokita
, and S.
Sakabe
, Phys. Rev. B
81
, 115442
(2010
).17.
Y.
Miyasaka
, M.
Hashida
, Y.
Ikuta
, K.
Otani
, S.
Tokita
, and S.
sakabe
, Phys. Rev. B
86
, 075431
(2012
).18.
M.
Jelinek
, T.
Kocourek
, J.
Zemek
, and J.
Kadlec
, Plasma Processes Polym.
6
, S366
(2009
).19.
S.
Tokita
, M.
Hashida
, S.
Masuno
, S.
Namba
, and S.
Sakabe
, Opt. Express
16
, 14875
(2008
).20.
H. O.
Jeschke
, M. E.
Garcia
, M.
Lenzner
, J.
Bonse
, J.
Kruger
, and W.
Kautek
, Appl. Surf. Sci.
197
, 839
(2002
).21.
J.
Bonse
, S.
Baudach
, J.
Kruger
, W.
Kautek
, and M.
Lenzner
, Appl. Phys. A
74
, 19
(2002
).22.
Y.
Izawa
, Y.
Setsuhara
, M.
Hashida
, M.
Fujita
, and Y.
Izawa
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
45
, 5791
(2006
).23.
Y.
Izawa
, Y.
Izawa
, Y.
Setsuhara
, M.
Hashida
, M.
Fujita
, R.
Sasaki
, H.
Nagai
, and M.
Yoshida
, Appl. Phys. Lett.
90
, 044107
(2007
).24.
S.
Preuss
, A.
Demhcuk
, and M.
Stuke
, Appl. Phys. A
61
, 33
(1995
).25.
B. N.
Chichkov
, C.
Momma
, S.
Nolte
, F.
von Alvensleben
, and A.
Tunnermann
, Appl. Phys. A
63
, 109
(1996
).26.
S.
Nolte
, C.
Momma
, H.
Jacobs
, A.
Tunnermann
, B. N.
Chichkov
, B.
Wollegehausen
, and H.
Welling
, J. Opt. Soc. Am. B
14
, 2716
(1997
).27.
Y.
Hirayama
and M.
Obara
, Appl. Surf. Sci.
197
, 741
(2002
).28.
M.
Huang
, F.
Zhao
, Y.
Cheng
, N.
Xu
, and Z.
Xu
, ACS Nano
3
, 4062
(2009
).29.
T.
Jia
, H.
Chen
, M.
Huang
, F.
Zhao
, J.
Qiu
, R.
Li
, Z.
Xu
, X.
He
, J.
Zhang
, and H.
Kuroda
, Phys. Rev. B
72
, 125429
(2005
).30.
T.
Jia
, F.
Zhao
, M.
Huang
, H.
Chen
, J.
Qiu
, R.
Li
, Z.
Xu
, and H.
Kuroda
, Appl. Phys. Lett.
88
, 111117
(2006
).31.
Q. Z.
Zhao
, F.
Ciobanu
, S.
Malzer
, and L. J.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
91
, 121107
(2007
).32.
S. H.
Kim
, I.
Sohn
, and S.
Jeong
, Appl. Phys. A
102
, 55
(2011
).33.
S.
Adach
, Optical Constant of Crystalline and Amorphous Semiconductors
(Kluwer
, Boston
, 1999
).34.
J.
Bonse
and J.
Kruger
, J. Appl. Phys.
108
, 034903
(2010
).35.
W.
Zhang
, G.
Cheng
, and Q.
Feng
, “Unclassical ripple patterns in single-crystal silicon produced by femtosecond laser irradiation
,” Appl. Surf. Sci.
263
, 436
–439
(2012
).36.
L.
Ran
and S.
Qu
, Appl. Surf. Sci.
256
, 2315
(2010
).37.
M.
Tsukamoto
, K.
Asuka
, H.
Nakano
, M.
Hashida
, M.
Katto
, N.
Abe
, and M.
Fujita
, Vacuum
80
, 1346
(2006
).38.
M.
Mero
, J.
Liu
, W.
Rudolph
, D.
Ristau
, and K.
Starke
, Phys. Rev. B
71
, 115109
(2005
).39.
D.
Perrone
, “Process and characterization techniques on 4H-Silicon Carbide
,” Ph.D. thesis (Politecnico di Torino, 2007
).40.
A.
Cezairliyan
and A. P.
Miiller
, J. Res. Natl. Bur. Stand.
82
, 119
(1977
).41.
N. S.
Rasor
and J. D.
McClelland
, J. Phys. Chem. Solids
15
, 17
(1960
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
