Определение важнейших параметров металла, облученного ультракоротким лазерным импульсом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Ультракороткие лазерные воздействия с длительностью от нескольких до порядка 1000 световых осцилляций имеют огромное значение в современных науке и технике. Такой импульс переводит металл в возбужденное состояние с горячими электронами: двухтемпературное состояние Te ≫ Ti, где Te, Ti - это температуры электронной и ионной подсистем. При этом меняется коэффициент теплопроводностипо сравнению с хорошо известными справочными значениями. Теплопроводность κ и темп обмена энергией между электронной и ионной подсистемами α - это ключевые параметры 2T модели. До сих пор они остаются плохо изученными. Хотя работ, направленных на их исследование, особенно это касается α, много. В настоящей статье представлены новые теоретико-экспериментальные данные, позволяющие определить κ и α на примере с золотом.

Об авторах

Н. А Иногамов

Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН;Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н. Л. Духова Росатом;Объединенный институт высоких температур РАН

Email: nailinogamov@gmail.com
142432, г. Черноголовка, Московская область, Россия; 127055, г. Москва, Россия; 125412, г. Москва, Россия

В. А Хохлов

Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН;Объединенный институт высоких температур РАН

Email: nailinogamov@gmail.com
142432, г. Черноголовка, Московская область, Россия; 125412, г. Москва, Россия

С. А Ромашевский

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: nailinogamov@gmail.com
125412, г. Москва, Россия

Ю. В Петров

Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН

Email: nailinogamov@gmail.com
142432, г. Черноголовка, Московская область, Россия

В. В Жаховский

Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н. Л. Духова Росатом;Объединенный институт высоких температур РАН

Email: nailinogamov@gmail.com
127055, Moscow, Russia; 125412, Moscow, Russia

С. И Ашитков

Объединенный институт высоких температур РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: nailinogamov@gmail.com
125412, г. Москва, Россия

Список литературы

  1. V.V. Temnov, C. Klieber, K.A. Nelson, T. Thomay, V. Knittel, A. Leitenstorfer, D. Makarov, M. Albrecht, and R. Bratschitsch, Nat. Commun. 4, 1468 (2013).
  2. X.W. Wang, A.A. Kuchmizhak, X. Li, S. Juodkazis, O.B. Vitrik, Yu.N. Kulchin, V.V. Zhakhovsky, P.A. Danilov, A.A. Ionin, S. I. Kudryashov, A.A. Rudenko, and N.A. Inogamov, Phys. Rev. Appl. 8(4), 044016 (2017).
  3. R. Fang, A. Vorobyev, and Ch. Guo, Light Sci. Appl. 6, e16256 (2017).
  4. I.N. Saraeva, S. I. Kudryashov, A.A. Rudenko, M. I. Zhilnikova, D. S. Ivanov, D.A. Zayarny, A.V. Simakin, A.A. Ionin, and M. E. Garcia, Appl. Surf. Sci. 470, 1018 (2019).
  5. N.A. Smirnov, S. I. Kudryashov, A.A. Rudenko, A.A. Nastulyavichus, and A.A. Ionin, Laser Phys. Lett. 19(2), 026001 (2022).
  6. V.V. Shepelev, Yu.V. Petrov, N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovsky, E.A. Perov, and S.V. Fortova, Optics and Laser Technology 152, 108100 (2022).
  7. N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovskii, and V.A. Khokhlov, JETP 127(1), 79 (2018).
  8. M. I. Kaganov, I.M. Lifshitz, and L.V. Tanatarov, Sov. Phys. JETP 4(2), 173 (1957).
  9. S. I. Anisimov, B. L. Kapeliovich, and T. L. Perel'man, Sov. Phys. JETP 39(2), 375 (1974).
  10. Zh. Lin, L.V. Zhigilei, and V. Celli, Phys. Rev. B 77, 075133 (2008).
  11. S.D. Brorson, J.G. Fujimoto, and E.P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 59, 1962 (1987).
  12. S.D. Brorson, A. Kazeroonian, J. S. Moodera, D.W. Face, T.K. Cheng, E.P. Ippen, M. S. Dresselhaus, and G. Dresselhaus, Phys. Rev. Lett. 64, 2172 (1990).
  13. T. Juhasz, H.E. Elsayed-Ali, G.O. Smith, C. Su'arez, and W.E. Bron, Phys. Rev. B 48, 15488 (1993).
  14. S.-S. Wellershoff, J. Hohlfeld, J. Guedde, and E. Matthias, Appl. Phys. A 69 (Suppl 1), S99 (1999).
  15. B. J. Siwick, J.R. Dwyer, R.E. Jordan, and R. J.D. Miller, Science 302(5649), 1382 (2003).
  16. R. Ernstorfer, M. Harb, Ch.T. Hebeisen, G. Sciaini, Th. Dartigalongue, and R. J.D. Miller, Science 323(5917), 1033 (2009).
  17. J. Chen, W.-K. Chen, J. Tang, and P.M. Rentzepis, Proceedings of the National Academy of Sciences 108(47), 18887 (2011).
  18. K. Widmann, T. Ao, M.E. Foord, D. F. Price, A.D. Ellis, P.T. Springer, and A. Ng, Phys. Rev. Lett. 92(12), 125002 (2004).
  19. Y. Ping, D. Hanson, I. Koslow, T. Ogitsu, D. Prendergast, E. Schwegler, G. Collins, and A. Ng, Phys. Rev. Lett. 96, 255003 (2006).
  20. T. Ao, Y. Ping, K. Widmann, D. F. Price, E. Lee, H. Tam, P.T. Springer, and A. Ng, Phys. Rev. Lett. 96, 055001 (2006).
  21. Y. Ping, D. Hanson, I. Koslow, T. Ogitsu, D. Prendergast, E. Schwegler, G. Collins, and A. Ng, Phys. Plasmas 15, 056303 (2008).
  22. Z. Chen, B. Holst, S.E. Kirkwood, V. Sametoglu, M. Reid, Y.Y. Tsui, V. Recoules, and A. Ng, Phys. Rev. Lett. 110, 135001 (2013).
  23. S. I. Ashitkov, P. S. Komarov, V.V. Zhakhovsky, Yu.V. Petrov, V.A. Khokhlov, A.A. Yurkevich, D.K. Ilnitsky, N.A. Inogamov, and M.B. Agranat, J. Phys.: Conf. Ser. 774(1), 012097 (2016).
  24. K. Sokolowski-Tinten, Ch. Blome, J. Blums, A. Cavalleri, C. Dietrich, A. Tarasevitch, I. Uschmann, E. Foerster, M. Kammler, M.H. von Hoegen, and D. von der Linde, Nature 422, 287 (2003).
  25. D. S. Ivanov and L.V. Zhigilei, Phys. Rev. B 68, 064114 (2003).
  26. N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovskii, S. I. Ashitkov, V.A. Khokhlov, Yu.V. Petrov, P. S. Komarov, M. B. Agranat, S. I. Anisimov, and K. Nishihara, Appl. Surf. Sci. 255, 9712 (2009).
  27. L.V. Zhigilei, Zh. Lin, and D. S. Ivanov, J. Phys. Chem. C 113(27), 11892 (2009).
  28. V.V. Zhakhovskii, K. Nishihara, S. I. Anisimov, and N.A. Inogamov, JETP Lett. 71(4), 167 (2000).
  29. A.K. Upadhyay, N.A. Inogamov, B. Rethfeld, and H.M. Urbassek, Phys. Rev. B 78, 045437 (2008).
  30. N. Medvedev and I. Milov, Phys. Rev. B 102, 064302 (2020).
  31. N. Medvedev and I. Milov, Eur. Phys. J. D 75, 212 (2021).
  32. F. Akhmetov, N. Medvedev, I. Makhotkin, M. Ackermann, and I. Milov, Materials 15(15), 5193 (2022).
  33. M. Z. Mo, Z. Chen, R.K. Li et al. (Collaboration), Science 360(6396), 1451 (2018).
  34. Mianzhen Mo, Zhijiang Chen, and Siegfried Glenzer, MRS Bulletin 46(08) (2021).
  35. J.M. Molina and Th.G. White, Inclusion of energy loss in models of laser-irradiated gold films via classical molecular dynamics, in 2021 IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS) (2021), p. 1; 10.1109/ICOPS36761.2021.9588426.
  36. J.M. Molina and T.G. White, Matter and Radiation at Extremes 7(3), 036901 (2022).
  37. M. Arefev, M. Shugaev, and L. Zhigilei, Sci. Adv. 8, eabo2621 (2022).
  38. X.Y. Wang, D.M. Riffe, Y. S. Lee, and M.C. Downer, Phys. Rev. B 50, 8016 (1994).
  39. P.B. Allen, Phys. Rev. Lett. 59, 1460 (1987).
  40. Yu.V. Petrov, N.A. Inogamov, and K.P. Migdal, JETP Lett. 97(1), 20 (2013).
  41. K.P. Migdal, Y.V. Petrov, and N.A. Inogamov, SPIE Proceedings 9065, 906503 (2013).
  42. K.P. Migdal, Yu.V. Petrov, D.K. Il'nitsky, V.V. Zhakhovsky, N.A. Inogamov, K.V. Khishchenko, D.V. Knyazev, and P.R. Levashov, Appl. Phys. A 122, 408 (2016).
  43. K.P. Migdal, D.K. Il'nitsky, Yu.V. Petrov, and N.A. Inogamov, J. Phys.: Conf. Seri. 653, 012086 (2015).
  44. N.A. Inogamov and Yu.V. Petrov, JETP 110(3), 446 (2010).
  45. D.V. Knyazev and P.R. Levashov, Comput. Mater. Sci. 79, 817 (2013).
  46. Yu.V. Petrov, K.P. Migdal, D.V. Knyazev, N.A. Inogamov, and P.R. Levashov, J. Phys.: Conf. Ser. 774(1), 012103 (2016).
  47. N.A. Smirnov, Phys. Rev. B 106, 024109 (2022).
  48. Yu.V. Petrov, N.A. Inogamov, S. I. Anisimov, K.P. Migdal, V.A. Khokhlov, and K.V. Khishchenko, J. Phys. Conf. Ser. 653, 012087 (2015).
  49. N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovskii, and V.A. Khokhlov, JETP 120(1), 15 (2015).
  50. A.V. Bushman, G. I. Kanel', A. L. Ni, and V.E. Fortov, Intense dynamic loading of condensed matter, Taylor & Francis, Washington, D.C. (1993).
  51. K.V. Khishchenko, S. I. Tkachenko, P.R. Levashov, I.V. Lomonosov, and V. S. Vorobev, Int. J. Thermophys. 23(5), 1359 (2002).
  52. I.V. Lomonosov, Laser and Particle Beams 25, 567 (2007).
  53. Yu.V. Petrov, K.P. Migdal, N.A. Inogamov, and V.V. Zhakhovsky, Appl. Phys. B 119(3), 401 (2015).
  54. С.И. Ашитков, Н.А. Иногамов, П.С. Комаров, Ю. В. Петров, С.А. Ромашевский, Д.С. Ситников, Е.В. Струлёва, В.А. Хохлов, Теплофизика высоких температур 60, 218 (2022).
  55. A. Block, M. Liebel, R. Yu, M. Spector, Y. Sivan, F. J. Garc'ıa de Abajo, and N. F. van Hulst, Sci. Adv. 5(5), eaav8965 (2019).
  56. P.M. Norris, A.P. Caffrey, R. J. Stevens, J.M. Klopf, J.T. McLeskey, and A.N. Smith, Rev. Sci. Instrum. 74(1), 400 (2003).
  57. E. L. Radue, J.A. Tomko, A. Giri, J. L. Braun, X. Zhou, O.V. Prezhdo, E. L. Runnerstrom, J.-P. Maria, and P.E. Hopkins, ACS Photonics 5(12), 4880 (2018).
  58. P.E. Hopkins, J.M. Klopf, and P.M. Norris, Appl. Opt. 46(11), 2076 (2007).
  59. P.E. Hopkins and P.M. Norris, Appl. Surf. Sci. 253(15), 6289 (2007).
  60. P. Jiang, X. Qian, and R. Yang, J. Appl. Phys. 124(16), 161103 (2018).
  61. N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovskii, S. I. Ashitkov, Yu.V. Petrov, M. B. Agranat, S. I. Anisimov, K. Nishihara, and V.E. Fortov, JETP 107(1), 1 (2008).
  62. B. J. Demaske, V.V. Zhakhovsky, N.A. Inogamov, and I. I. Oleynik, Phys. Rev. B 82, 064113 (2010).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023