Международная конференция "Сверхбыстрые оптические явления" (UltrafastLight-2022), 03-07 октября 2022 г., Москва
Физическая оптика

Кинетика обратимых фазовых переходов в тонких пленках Ge$_2$Sb$_2$Te$_5$ при фемтосекундном лазерном облучении

А. В. Колчин^a, С. В. Заботнов^b, Д. В. Шулейко^bc, П. И. Лазаренко^d, В. Б. Глухенькая^d, С. А. Козюхин^d, П. К. Кашкаров<sup>be

a</sup> Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, 119991 Москва, Россия
^b Физический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 119991 Москва, Россия
^c Центр компетенций НТИ по технологиям хранения и анализа больших данных, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 11999 Москва, Россия
^d Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники", Институт перспективных материалов и технологий, 124498 Зеленоград, Москва, Россия
^e Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", 123182 Москва, Россия

Аннотация: Облучение фемтосекундными лазерными импульсами тонких пленок халькогенидного стеклообразного полупроводника Ge$_2$Sb$_2$Te$_5$позволяет осуществлять фазовые переходы из аморфного состояния в кристаллическое и обратно. В настоящей работе возможность инициации процессов аморфизации и кристаллизации в тонких пленках Ge$_2$Sb$_2$Te$_5$ набором импульсов лазерного излучения с длительностью 135 fs подтверждается экспериментально и теоретически. Согласно двухтемпературной модели и экспериментальным данным, оценены кинетики температур электронов и решетки во время фемтосекундного лазерного воздействия. Оценка проводилась с учетом динамического изменения диэлектрической проницаемости материала пленки, линейного оптического поглощения и коэффициента отражения, существенно влияющих на воздействие сверхкороткого лазерного импульса в течение его длительности. Определены температуры и скорости охлаждения, необходимые для достижения инициации фазовых переходов ИК лазерными импульсами с субпикосекундной длительностью. Полученные результаты открывают перспективы к дальнейшему повышению скорости работы создаваемых энергонезависимых активных устройств нанофотоники на основе Ge$_2$Sb$_2$Te$_5$ за счет применения импульсов с фемтосекундной длительностью для переключения фазового состояния.

Ключевые слова: фемтосекундные лазерные технологии, спектроскопия комбинационного рассеяния света, динамика фазовых переходов, Ge$_2$Sb$_2$Te$_5$.

Поступила в редакцию: 01.12.2022
Исправленный вариант: 23.12.2022
Принята в печать: 28.01.2023

DOI: 10.21883/OS.2023.02.54996.10-23

Реферативные базы данных:

•