Interaction of UV photons with solid and nanocrystalline silicon

Interaction des photons UV avec le silicium massif et nanocristallin

Lionel Patrone (1) , Igor Ozerov (1) , Marc Sentis (2) , Wladimir Marine (1)

1 GPEC - Groupe de Physique des Etats Condensés
2 LP3 - Laboratoire Lasers, Plasmas et Procédés photoniques

The studies of interaction of the UV photons with bulk and nanocristalline silicon by time-of-flight (TOF) mass-spectrometry allowed to reveal two populations of Si ion monomers. The first rapid population ejected even at low laser fluences is attributed to Colombian repulsion between the surface charges which are induced by emission of the photoelectrons. When the laser fluence increases, the second slow ion population appears. This population originates from the thermal processes in the irradiated material. The original result of this work is the observation of the non-thermal ion population which represents a considerable part of the laser-induced plume.

L'étude de l'interaction entre photons UV et le silicium massif et nanocristallin par spectrométrie de masse à temps de vol permet de distinguer deux populations de monomères ioniques Si+. Une population rapide est éjectée dès les faibles fluences laser, dont l'origine est attribuée aux répulsions Coulombiennes entre les charges de surface créées par l'émission de photo-électrons. Alors que la fluence d'irradiation est augmentée, une population plus lente apparaît issue de phénomènes thermiques initiés dans le matériau irradié. La mise en évidence d'une population ionique non thermique qui constitue une part importante des ions présents dans la plume laser est un résultat original de cette étude.

Mots clés: Ions; Nanoclusters; Desorption; Laser ablation; Silicon

Domaines: Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]

Lionel Patrone, Igor Ozerov, Marc Sentis, Wladimir Marine. Interaction des photons UV avec le silicium massif et nanocristallin. Journal de Physique IV Proceedings, 2001, 11, pp.121. ⟨10.1051/jp4:2001738⟩. ⟨hal-00000835⟩