Лазерная модификация структуры и свойств золь-гель пленок ZnO с наночастицами серебра тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Гресько Владислав Романович

• Гресько Владислав Романович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Гресько Владислав Романович

Реферат

Synopsis

Введение

1. Обзор литературы

1.1. Свойства полупроводниковых композитных пленок на основе прозрачных проводящих оксидов металлов

1.2 Лазерная модификация свойств пленок на основе прозрачных проводящих оксидов

1.3 Лазерная модификация композитных материалов с плазмонными наночастицами

1.4. Выводы по главе

2. Исследования влияния непрерывного лазерного излучения с длиной волны 405 нм

2.1. Материалы и оборудование

2.2. Лазерное воздействие на пленки AlZnO:Ag

2.3. Лазерная модификация оптических и электрических свойств пленок ZnO с наночастицами серебра

2.4. Моделирование теплового источника при воздействии непрерывного излучения

2.5. Выводы по главе

3. Модификация свойств ZnO:Ag пленок фемтосекундным лазерным излучением с длиной волны вблизи плазмонного резонанса

3.1. Материалы и оборудование

3.2. Оптическая микроскопия

3.3. Оптическая спектроскопия

3.4. Исследование морфологии поверхности

3.5. Анализ кристаллической структуры

3.6. Исследование свойств наночастиц

3.7. Моделирование спектральных характеристик

3.8. Описание механизма переориентации наночастиц

3.9. Моделирование теплового источника от серии ультракоротких импульсов

3.10. Исследование эффекта оптического вращения

3.11. Выводы по главе

4. Влияние параметров фемтосекундного лазерного излучения на спектральные свойства ZnO:Ag пленок

Выводы по главе

Заключение

Список сокращений

Благодарности

Список источников

Список иллюстративного материала

Приложение А - Публикации по теме диссертации

Реферат

Общая характеристика диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лазерная модификация структуры и свойств золь-гель пленок ZnO с наночастицами серебра»

Актуальность темы

Полупроводниковые пленки на основе прозрачных проводящих оксидов (ППО) с металлическими наночастицами (НЧ) широко применяются в различных областях науки и техники при создании фотодетекторов [1], солнечных элементов [2], фотокаталитических устройств [3], прозрачных электродов [4] и приборов для передачи информации [5]. Одним из самых распространенных ППО является оксид цинка ^пО), к преимуществам которого относят низкую стоимость и экологичность применения [6]. Эффективность приборов на основе 7пО определяется свойствами материала, такими как поглощательная способность, электрическое сопротивление и т. д. Для изменения этих свойств используются различные технологические операции, как правило на этапе изготовления пленки. Для рекристаллизации структуры, повышения проводимости и смещения пика плазмонного резонанса варьируют температуру и/или длительность отжига [7], изменяют химический состав, меняя концентрацию прекурсоров [8], легируют ППО новыми элементами [9], меняют количество нанесенных слоев и способ нанесения. Однако, описанные выше методы являются более длительными и энергозатратными, требуют больший расход материала при изготовлении пленок. Чтобы определить оптимальные параметры и получить требуемые свойства материала необходимо множество раз провести полный цикл изготовления образца.

Альтернативой этому является постобработка образца пленки. Например, для этого применяется бомбардировка ионным пучком [10]. Однако такой способ требует дорогостоящего оборудования как для генерации такого пучка, так и для управления его формой.

Более доступными являются лазерные технологии. Существует множество относительно доступных лазерных источников и способов управления параметрами излучения. Лазерное воздействие позволяет быстро и локально

модифицировать структуру, оптические и электрические свойства материла. При этом широкий диапазон варьируемых параметров лазерной обработки (мощность излучения, длительность воздействия, поляризация, длина волны, скорость сканирования) также является преимуществом перед другими методами.

При лазерном воздействии на композитные материалы с наночастицами могут возникать различные эффекты. При воздействии импульсного лазерного излучения с длиной волны, близкой к плазмонному резонансу, может наблюдаться рост наночастиц и соответствующее смещение пика в область больших длин волн [11]. Воздействие с энергией кванта, превышающей величину запрещенной зоны полупроводника, наоборот, будет оказывать влияние на матрицу и приводить к её рекристаллизации [12] и соответствующему смещению пика за счет теплового действия лазерного излучения. При воздействии интенсивного фемтосекундного излучения, легированные пленки ZnO могут также проявлять нелинейные свойства, сильно зависящие от интенсивности [13].

Другим эффектом, который может наблюдаться при воздействии лазерного излучения на материалы, содержащие плазмонные наночастицы, является дихроизм [14]. Механизмы возникновения лазерно-индуцированного дихроизма в композитных материалах, содержащих наночастицы, могут быть различными [15, 16]. В случае, если у светопоглощающих пленок ZnO:Ag под действием лазерного излучения возникнет дихроизм, то эффективность оптоэлектронных устройств будет сильно зависеть от поляризации падающего на них излучения.

Таким образом, видно, что лазерное излучение индуцирует в материале различные физические и химические процессы. При этом модификации могут подвергаться как полупроводниковая пленка, так и наночастицы в ней. За счет этого появляется возможность варьировать оптические и электрические свойства материала в широких приделах. Именно поэтому важным является поиск новых и совершенствование существующих методов прогнозируемого изменения (коррекции) свойств композитных материалов под действием лазерного излучения с различными характеристиками. В исследованиях по схожей тематике, проводимых различными и независимыми научными коллективами, чаще всего

выбирается длина волны лазерного излучения, которая либо попадает в область собственного поглощения матрицы пленки, либо расположена вблизи пика плазмонного резонанса наночастиц в ней. Мало внимания уделяется изучению механизмов воздействия непрерывного лазерного излучения на материалы, когда длина волны не попадает в область высокого поглощения.

Отдельное место занимает применение мощных лазерных импульсов с пико-и фемтосекундной длительностью импульсов, где механизм модификации структуры пленки определяется многофотонными процессами и фотохимическими реакциями. Влияние длины волны фемтосекундного излучения на механизмы лазерной модификации структуры пленок и наночастиц в ней практически не исследовано. Слабо исследован и эффект дихроизма, возникающий в полупроводниковых пленках с металлическими наночастицами при воздействии фемтосекундных лазерных импульсов.

Цель диссертационной работы заключается в создании методов прогнозируемого изменения (коррекции) пика спектрального поглощения и фотосопротивления золь-гель пленок оксида цинка с наночастицами серебра за счет изменения плазмонного резонанса наночастиц и рекристаллизации 7пО под действием лазерного излучения, в том числе с фемтосекундной длительностью импульса.

Для достижения этой цели необходимо решить ряд научных задач:

• Установить параметры облучения, обеспечивающие изменение ширины, спектральное смещение и интенсивность пика поглощения в золь-гель пленках 7пО:Л§, при воздействии непрерывным лазерным излучением с длиной волны, лежащей вдали от длины волны плазмонного резонанса наночастиц серебра и вблизи края окна прозрачности оксида цинка.

• Исследовать спектральное пропускание и оптическую плотность пленок 7пО:Л§ до и после лазерного облучения и выявить влияние свойств наночастиц и структуры пленки после лазерного облучения на эти характеристики.

• Определить влияние параметров лазерного воздействия на изменение фотосопротивления материала при использовании непрерывного излучения, длина

волны которого лежит между длиной волны плазмонного резонанса наночастиц серебра и краем окна прозрачности пленки оксида цинка.

• Исследовать фотосопротивление пленок ZnO:Ag до и после лазерного облучения и установить влияние свойств наночастиц и структуры материала после лазерного облучения на эту характеристику.

• Установить параметры фемтосекундного лазерного воздействия, обеспечивающие изменение положения пика плазмонного резонанса наночастиц серебра в золь-гель пленках ZnO:Ag и условия возникновения линейного дихроизма в них.

• Изучить влияние длины волны излучения, плотности энергии, длительности импульсов и частоты их повторения на процесс возникновения линейного дихроизма в пленках ZnO:Ag и выявить причину его возникновения.

• На примере вращения поляризации линейно-поляризованного излучения, проходящего через лазерно-модифицированную пленку ZnO:Ag, показать возможность применения результатов работы в области оптоэлектроники и оптики.

Научная новизна работы

1. Впервые показана возможность смещения пика плазмонного резонанса наночастиц серебра и изменения удельного сопротивления золь-гель пленки ZnO за счет фототермического действия непрерывного лазерного излучения с длиной волны 405 нм, которая находится вдали от максимума поглощения наночастиц и в окне прозрачности пленки ZnO без наночастиц.

2. Впервые выявлено изменение ориентации асферических наночастиц серебра в золь-гель пленках оксида цинка под действием излучения с фемтосекудной длительностью импульса и линейной поляризацией, а также с длиной волны вблизи плазмонного резонанса наночастиц. Показано, что переориентация наночастиц параллельно направлению вектора поляризации лазерного излучения приводит к появлению линейного дихроизма.

Практическая значимость работы

Предложены методы лазерного воздействия, которые позволяют управлять проводимостью и положением пика плазмонного резонанса у полупроводниковых пленок с металлическими наночастицами, а также формировать области с дихроичными свойствами. Результаты работы могут быть использованы для изготовления фотодетектирующих устройств, чувствительных к различным диапазонам длин волн, а также к различному направлению вектора линейной поляризации падающего излучения. Кроме того, появление эффекта оптического вращения позволяет использовать результаты работы для создания устройств, вращающих линейную поляризацию проходящего через пленку излучения.

Положения, выносимые на защиту

Положение 1. Лазерное облучение нанокомпозитных золь-гель пленок ZnO:Ag непрерывным излучением с длиной волны 405 нм, расположенной вдали от пика плазмонного резонанса наночастиц серебра и в окне прозрачности ZnO, со скоростью сканирования не ниже 4 мм/с и с плотностью энергии в диапазоне от 43 Дж/см2 до 83 Дж/см2 приводит к смещению резонансной длины волны с 570 нм до 470 нм за счет уменьшения размера и увеличения концентрации наночастиц, поглощающих падающее излучение с коэффициентом > 0,4, а также рекристаллизации ZnO.

Положение 2. При воздействии непрерывного лазерного излучения в режиме сканирования со скоростью не ниже 4 мм/с, при плотности энергии от 14 Дж/см2 до 43 Дж/см2 и с длиной волны 405 нм — то есть вдали от пика плазмонного резонанса наночастиц серебра и в окне прозрачности золь-гель пленки ZnO происходит рекристаллизация матрицы ZnO, обеспечивающая увеличение проводимости и увеличение отношения фототока к темновому току с 4,8 до 7,4 при экспонировании УФ излучением с длиной волны 343 нм.

Положение 3. Лазерное воздействие с фемтосекундной длительностью импульсов на золь-гель пленки 7пО с наночастицами серебра вызывает возникновение линейного дихроизма за счет переориентации наночастиц

параллельно вектору поляризации лазерного излучения с плотностью энергии в диапазоне от 30 мДж/см2 до 130 мДж/см2, длительностью импульса в диапазоне от 220 фс до 900 фс и частотой следования импульсов в диапазоне от 1 кГц до 800 кГц, при этом наибольшая величина линейного дихроизма достигается если длина волны излучения находится вблизи пика плазмонного резонанса при плотности энергии 56±5 мДж/см2, частоте следования импульсов 200±1 кГц и их длительности 224±5 фс, когда достигается наибольшая доля переориентированных наночастиц.

Апробация работы

Результаты, полученные в ходе диссертационной работы, были апробированы на международных и российских конференциях в виде устных и стендовых докладов:

1. Долгополов А. Д., Гресько В. Р., Смирнова В. В., Сергеев М. М./международная конференция «лазерные, плазменные исследования и технологии» лаплаз-2022 / Москва / 22.03.22-25.03.22 / Лазерно-индуцированное повышение фоточувствительности AlZnO пленок с наночастицами серебра;

2. Гресько В. Р., Хусейнов А. Д., Смирнова В. В., Сергеев М. М. / XI Конгресс молодых ученых (онлайн формат) / Санкт-Петербург / 04.04.22-08.04.22 / Лазерно-индуцированное повышение фоточувствительности ZnO пленок с наночастицами серебра;

3. V. Gresko, M. Sergeev, A. Zakirov, A. Dolgopolov/fundamentals of laserassisted micro- and nanotechnologies/Saint-Petersburg/24.06.25-27.06.25/Laser-induced dichroism in zinc oxide films with silver nanoparticles;

4. V. R. Gresko, V.V. Smirnova, M. M. Sergeev and A.D. Dolgopolov and /VII International Conference on Ultrafast Optical Science/Moscow/03.10.23-04.10.23/Femtosecond laser modification of ZnO:Ag thin films opto-electronic properties (Poster);

5. Гресько В. Р., Сергеев М. М., Смирнова В. В., Сенникова Д. В., Долгополов А. Д. (магистрант). / Научная и учебно-методическая конференция Университета

ИТМО/Санкт-Петербург / 31.01.23-03.02.23 / Фемтосекундная лазерная модификация свойств ZnO:Ag плёнок;

6. Гресько В. Р., Смирнова В. В., Сенникова Д. В., Сергеев М. М., Долгополов А. Д./12 международная конференция по фотонике и информационной оптике/Москва/01.02.23-03.02.23/Фемтосекундная лазерная модификация свойств ZnO:Ag тонких пленок;

7. Гресько В. Р., Долгополов А. Д., Смирнова В. В. (науч. рук. Сергеев М. М.) / Исследование лазерно-индуцированного дихроизма в пленках ZnO с наночастицами серебра / 13 конгресс молодых ученых итмо/Санкт-Петербург/08.04.2024 - 11.04.2024;

8. Гресько В.Р., Долгополов А.Д., Сергеев М.М. /Исследование эффекта лазерно-индуцированного дихроизма в пленках оксида цинка с наночастицами серебра / 14 международная конференция по фотонике и информационной оптике / 29.01.25-31.01.25 / Москва.

Достоверность научных результатов

Достоверность научных результатов подтверждается несколькими способами. Во-первых, каждый из режимов лазерного воздействия был использован для модификации минимум двух образцов пленок оксида цинка с наночастицами серебра, изготовленных при одинаковых условиях. Измерение спектральных характеристик, а также анализ параметров наночастиц проводились минимум в трех точках модифицированной области, после чего полученные значения усреднялись. Во-вторых, полученные данные сравнивались с данными из схожих литературных источников. В частности, было показано, что в данной работе фемтосекундное лазерное воздействие позволяет получать значения линейного дихроизма сопоставимые со значениями, полученными в других источниках по схожей тематике. Гипотезы о механизмах лазерной модификации, в частности о механизме переориентации наночастиц или о рекристаллизации оксида цинка подкреплены ссылками на соответствующие работы. Кроме того, проведённое моделирование спектральных характеристик и температуры не

противоречили экспериментальным результатам из данной работы, а также из работ на схожую тематику.

Личный вклад автора

Определение направления научно-исследовательской работы, формулировка цели и задач диссертационной работы и составление плана исследований выполнялось совместно с научным руководителем. Проведение всех экспериментальных исследований, включая настройку и юстировку оборудования, и большая часть моделирования осуществлялись соискателем лично. Измерения оптических, электрических и морфологии структуры пленок проводились соискателем лично, либо при его непосредственном участии.

Внедрение результатов работы

Результаты исследований, полученные в ходе подготовки диссертационной работы, стали основой для выполнения проектов по теме:

1. РНФ№. 24-29-00180 «Лазерный синтез серебряных наночастиц в полупроводниковых пленочных детекторах излучения для коррекции фоточувствительности», 2023-2025;

2. РНФ№. 19-79-10208 «Фото-термо-химический синтез наночастиц и наноструктур с прогнозируемыми плазмонными свойствами», 2019-2024;

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы из 128 наименований. Объем работы составляет 266 страниц, включая 87 рисунков и 1 таблицу.

Во введении кратко описаны основные направления исследований, существующие научные проблемы и актуальность их решения. Кроме того, описана научная новизна и значимость, сформулированы цели и задачи работы, а также приведены научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлено описание существующих литературных источников, посвященных теме диссертационной работы и ее актуальности.

В разделе 1.1 приведены свойства полупроводниковых пленок на основе прозрачных проводящих оксидов и способы их модификации.

В разделе 1.2 дан обзор источников по лазерной модификации пленок на основе прозрачных проводящих оксидов.

В разделе 1.3 рассмотрено применение лазерных технологий для обработки композитных материалов с металлическими наночастицами (НЧ) и сделаны выводы по первой главе.

Вторая глава посвящена лазерной модификации структуры и свойств пленок оксида цинка с наночастицами серебра под действием непрерывного лазерного излучения в результате фототермического механизма воздействия [17].

В разделе 2.1 описаны методы подготовки образцов тонких пленок оксида цинка с наночастицами серебра (7пО:Л§). Пленки были изготовлены золь-гель методом, имели толщину около 100 нм. Описана экспериментальная установка и основное исследовательское оборудование. Лазерное воздействие происходило в режиме сканирования со скоростью сканирования 4 мм/с, излучение имело длину волны 405 нм.

В разделе 2.2-2.4 представлены результаты лазерного воздействия на пленки 7пО с наночастицами серебра. Получена рекристаллизация структуры пленки, подтверждаемая ростом среднего размера кристаллитов с 16,5 нм до 21,1 нм, уменьшение среднего размера наночастиц, а также образование пор открытого и закрытого типа. Данный результат обусловлен фототермическим действием лазерного излучения на структуру пленки. На рисунке 1 приведены изображения пленки после воздействия, полученные при помощи сканирующего электронного микроскопа (СЭМ).

Рисунок 1 - Изображения пленки, полученные при помощи СЭМ [17]

Наибольшее количество закрытых пор наблюдается в пленках после воздействия с F=31 Дж/см2. С увеличением плотности энергии излучения количество закрытых пор в центре треков уменьшается, а количество открытых пор наоборот увеличивается. Вероятно, возникновение пор обусловлено тепловым разложением оставшихся после изготовления химических прекурсоров на газы и воду. Часть газа, вышедшая на поверхность, создает открытые поры, в то время как остальная часть остаётся внутри слоя, формируя закрытые поры. При увеличении плотности энергии разложение прекурсоров происходит интенсивнее, и количество открытых пор увеличивается. Поры всегда формируются из нижних слоев пленки. Их глубина была сравнима с толщиной пленки. Это связывалось с тем, что прекурсоры, которые могли дополнительно разложиться в результате лазерного воздействия, сохранялись после отжига в печи только в нижних слоях пленки.

Показано, что за счет рекристаллизации и уменьшения размеров наночастиц происходило уменьшение сопротивления и смещение пика плазмонного резонанса в область меньших длин волн. Анализ морфологии пленок после лазерного

воздействия и кристаллической структуры позволил выявить основные причины, приводящие к изменению сопротивления.

рекристаллизация

2

О

5 О ¿0.1

0.01

а

рост кристалл

итов

поры

Исходная

рост числа открытых пор

О 1,5 3 4,5 6 7,5 9

0,70 -I

0,65-

0,60-

0,55-

И

0,50-

1-

< 0,45-

0,40-

0,35-

0,30-

0,25-

1 ■ 1 1 1 •

'чпах б.

и

Ч

^ 4 "

I 1 5

400

500

600

700

800

Р-105Дж/м2 *-нм

Рисунок 2 - а) Изменение удельного сопротивления с ростом плотности энергии, б) Спектры поглощательной способности 7пО, обозначение кривых: 1) исходная пленка, 2) 14 Дж/см2, 3) 53 Дж/см2, 4) 68 Дж/см2, 5) 83 Дж/см2 [17]

При воздействии излучения с плотностью энергии F=14 Дж/см2 наблюдалась рекристаллизация структуры пленки и увеличение размеров кристаллитов 7пО. За счет увеличения размеров кристаллитов уменьшалась площадь границ между ними. Свободные электроны поглощались на таких границах, выполняющих функцию дефектов, поэтому уменьшение площади границ приводило к увеличению проводимости и снижению сопротивления с 0,2 Ом-см до 0,02 Ом-см. Дальнейший рост плотности энергии приводил к еще большему увеличению размеров, вплоть до 21,1 нм. Однако, при этом сопротивление уже увеличивалось за счет формирующихся пор, которые также выступали в качестве дефектов. Для подтверждения фототермического механизма модификации пленок было проведено численное моделирование теплового источника. Рекристаллизация оксида цинка обеспечивала увеличение отношения фототока к темновому току с 4,8 до 7,4 при экспонировании УФ излучением с длиной волны 343 нм. В заключении главы были сделаны выводы об особенностях фототермической модификации пленок 7пО:Л§.

Третья глава посвящена изучению механизма воздействия фемтосекундных лазерных импульсов и частотой излучения, расположенной вблизи частоты плазмонного резонанса наночастиц [18]. Параметры лазерного воздействия позволили минимизировать тепловое действие излучения за счет ультракороткой длительности импульса, которая меньше времени передачи энергии между электронным газом и ионной решеткой, а также в результате длины волны, близкой к резонансной.

В разделе 3.1 описана экспериментальная установка, которая использовалась для исследования. Длина волны излучения (515 нм) находилась вблизи плазмонного резонанса наночастиц. Использовалась фемтосекундная длительность импульсов (224 фс), высокая частота их следования (200 кГц) и линейная поляризация. Скорость сканирования составляла 1 мм/с. Также были описаны методы исследования образцов и анализ результатов. Для исследований структуры и свойств образцов до и после лазерного воздействия использовалась оптическая микроскопия, спектроскопия и электронная микроскопия. Рельеф исследовался при помощи атомно-силового микроскопа.

В разделе 3.2 представлены результаты оптической микроскопии образцов, Исследованы спектральные характеристики, определен диапазон значений плотности энергии, при котором сформированные на пленке микроструктуры демонстрировали оптическую анизотропию.

Образец

Образец

36 43 49 56 66 74 86 99 111 121 131 плотность энергии, мДж/см2

а

200 мкм

Поляризатор микроскопа

б

Поляризатор микроскопа

Рисунок 3 - Оптическая микроскопия модифицированных фемтосекундным излучением областей ZnO:Ag в проходящем линейно-поляризованном свете [18];

Угол в между направлением сканирования и осью поляризации света от лампы микроскопа (красная стрелка) соответствует 90° (а) и 0° (б) [18]

В разделе 3.3 представлены спектральные характеристики образцов и результаты их анализа. На рисунке 4 приведены спектры оптической плотности (ОП) при использовании поляризованного излучения и смещение пика плазмонного резонанса при различных значениях плотности энергии [19]. Экспериментально выявлено, что положение пика плазмонного резонанса определялось взаимной ориентацией вектора поляризации освещения микроскопа при измерении спектров и вектора поляризации лазерного излучения, формирующего модифицированные области. Так, если вектора были параллельны, то рост плотности энергии до 66 мДж/см2 вызывал смещение пика оптической плотности в длинноволновую область спектра. Если плотность энергии превышала это значения, то наблюдалось смещение пика в коротковолновую область, а величина пика оптической плотности становилась меньше. Если ориентации векторов поляризации были перпендикулярны, то смещение пика к коротковолновой области наблюдалось во всем диапазоне значений плотности энергии.

Рисунок 4 - Спектры оптической плотности в диапазоне значений плотности энергии от 36 до 66 мДж/см2: а) при параллельной ориентации поляризации лазерного излучения и излучения в спектрофотометре; б) при перпендикулярной ориентации поляризации лазерного излучения и излучения в спектрофотометре [19]. Спектры в диапазоне значений плотности энергии от 66 до 131 мДж/см2: в) при параллельной ориентации поляризации лазерного излучения и излучения в спектрофотометре; г) при перпендикулярной ориентации поляризации лазерного излучения и излучения в спектрофотометре. д) Изменение длины волны плазмонного резонанса с ростом плотности энергии [19]

На рисунке 5 представлены спектры линейного дихроизма (ЬП) при различных значениях плотности энергии лазерных импульсов. Линейный дихроизм увеличивался с ростом плотности энергии, достигая максимального значения на длине волны 700 нм при 56 мДж/см2. При дальнейшем росте плотности энергии наблюдалось уменьшение линейного дихроизма, что также коррелировало с данными оптической микроскопии.

Рисунок 5 - Спектры линейного дихроизма при различных значениях плотности энергии. а) Диапазон значений плотности энергии от 36 мДж/см2 до 66 мДж/см2. б) Диапазон значений плотности энергии от 66 мДж/см2 до 131 мДж/см2 [19]

В разделе 3.4-3.5 приведены результаты исследований морфологии поверхности и кристаллической структуры пленки. СЭМ изображения пленки представлены на рисунке 6. Матрица оксида цинка имела поликристаллическую структуру, наночастицы серебра располагались монослоем в середине пленки. Топология структуры пленки начинала изменяться при F выше 74 мДж/см2, когда наблюдался выход наночастиц на поверхность и формирование периодических структур, перпендикулярных поляризации лазерного излучения. Анализ кристаллической структуры также показывал рост кристаллитов с 16,7 нм до 17,5 нм при F = 66 мДж/см2. При этом размер кристаллитов слабо отличался при

различных режимах лазерного воздействия. Исследования пленки при помощи атомно-силового микроскопа показали, что с увеличением плотности энергии гладкая поверхность исходной пленки становилась более развитой, а кристаллиты на поверхности пленки постепенно увеличивались в 4-5 раз. Повышение плотности энергии приводило к увеличению среднего значения шероховатости поверхности в 4-7 раз. Наиболее вероятной причиной изменения шероховатости являлась рекристаллизация пленки, так как при плотности энергии ниже 74 мДж/см2 глубина рельефа в области воздействия не изменялась. При больших значениях глубина и шероховатость увеличивались.

В разделе 3.6 были подробно исследованы свойства наночастиц, было получено, что в режимах, при которых наблюдается рост дихроизма, отсутствовало изменение таких параметров наночастиц, как размер их большой и малой оси, их количество в зоне воздействия и, следовательно, среднее расстояние между центрами наночастиц. В свою очередь получено, что с ростом плотности энергии до 66 мДж/см2 наблюдалось изменение угла ориентации наночастиц.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гресько Владислав Романович, 2025 год

Список источников

1. Klochko N. P. et al. Solution-processed flexible broadband ZnO photodetector modified by Ag nanoparticles //Solar Energy. - 2022. - Т. 232. - С. 1-11.

2. Hossain M. K. et al. Silver Nanoparticles on Zinc Oxide: An Approach to Plasmonic PV Solar Cell //Advanced Materials Research. - 2014. - Т. 938. - С. 280-285.

3. Hamza L. et al. Biosynthesis of ZnO/Ag nanocomposites heterostructure for efficient photocatalytic degradation of antibiotics and synthetic dyes //Zeitschrift für Physikalische Chemie. - 2024. - Т. 238. - №. 9. - С. 1599-1622.

4. Sahu D. R., Lin S. Y., Huang J. L. ZnO/Ag/ZnO multilayer films for the application of a very low resistance transparent electrode //Applied surface science. -2006. - Т. 252. - №. 20. - С. 7509-7514.

5. Dehimi M. et al. Effects of Low Ag Doping on Physical and Optical Waveguide Properties of Highly Oriented Sol-Gel ZnO Thin Films //Advances in Condensed Matter Physics. - 2015. - Т. 2015. - №. 1. - С. 740208.

6. Zieminska-Stolarska A., Barecka M., Zbicinski I. Effect of replacement of tin doped indium oxide (ITO) by ZnO: analysis of environmental impact categories //E3S Web of Conferences. - EDP Sciences, 2017. - Т. 19. - С. 02026.

7. Boscarino S. et al. Plasmonic and conductive structures of TCO films with embedded Cu nanoparticles //International Journal of Molecular Sciences. - 2022. - Т. 23. - №. 19. - С. 11886.

8. Kumar M. et al. Plasmonic and nonlinear optical absorption properties of Ag: ZrO 2 nanocomposite thin films //Plasmonics. - 2014. - Т. 9. - С. 129-136.

9. Zhu D. L. et al. Study of H-related defects in Ga-doped ZnO thin films deposited by RF magnetron sputtering in Ar+ H2 ambient //Materials technology. - 2017. - Т. 32. - №. 7. - С. 424-429.

10. Bhowmik D., Bhattacharjee S. Optical, structural, and electrical properties of modified indium-tin-oxide (ITO) films on glass surface by low energy ion implantation //Applied Physics A. - 2022. - Т. 128. - №. 7. - С. 605.

11. Andreeva Y. et al. Insights into ultrashort laser-driven Au: TiO2 nanocomposite formation. The Journal of Physical Chemistry C. 2020, 124(18), 1020910219.

12. Varlamov P. V. et al. Femtosecond wavelength influence on TiO2: Ag film spectral changes: Comparative study. Materials Letters. 2022, 323, 132605.

13. Mohamed S. et al. Enhanced and tunable femtosecond nonlinear optical properties of pure and nickel-doped zinc oxide films //Applied Optics. - 2022. - Т. 61. -№. 25. - С. 7283-7291.

14. Гладских И. А. и др. Лазерно-индуцированный линейный дихроизм в планарных самоорганизованных серебряных наноструктурах //Оптика и спектроскопия. - 2022. - Т. 130. - №. 9. - С. 1430-1435.

15. Gladskikh I. A. et al. Laser-Based Reshaping of Self-Organized Metasurfaces of Supported Ag Nanoparticles for Encoding Tunable Linear Dichroism Patterns //ACS Applied Nano Materials. - 2024. - Т. 7. - №. 10. - С. 11342-11349.

16. Stalmashonak A. et al. Intensity-driven, laser induced transformation of Ag nanospheres to anisotropic shapes //Applied Physics B. - 2009. - Т. 94. - С. 459-465.

17. Gresko V.R., Smirnova V.V., Sergeev M.M., Pushkareva A.E., Dolgopolov A.J., Sokura L.A., Bryukhanova V.V. Laser-induced improvement of the photoelectric characteristics of ZnO:Ag thin films/Journal of Optical Technology, 2023, Vol. 90, No. 4, pp. 192-198.

18. Гресько В.Р., Сергеев М.М., Смирнова В.В., Долгополов А.Д., Сокура Л.А., Костюк Г.К., Григорьев Е.А. Фемтосекундная лазерная модификация золь-гель пленок ZnO:Ag с проявлением дихроизма // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 3. С. 384-398.

19. Гресько В.Р., Сергеев М.М., Долгополов А.Д., Сокура Л.А., Григорьев Е.А. Исследование влияния длины волны лазерного излучения на эффект дихроизма в пленках ZnO:Ag // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2025. Т. 25, № 1. С.

20. Sun K. et al. Effects of ambient high-temperature annealing on microstructure, elemental composition, optical and electrical properties of indium tin oxide films //Materials Science and Engineering: B. - 2022. - T. 276. - C. 115534.

21. H. Han, J.W. Mayer, T.L. Alford, Effect of various annealing environments on electrical and optical properties of indium tin oxide on polyethylene napthalate, J. Appl. Phys. 99 (2006), 123711.

22. Ruan C. et al. Lightwave irradiation-assisted low-temperature solution synthesis of indium-tin-oxide transparent conductive films //Ceramics International. -2022. - T. 48. - №. 9. - C. 12317-12323.

23. Ramanauskas R. et al. Deposition and application of indium-tin-oxide films for defrosting windscreens //Coatings. - 2022. - T. 12. - №. 5. - C. 670.

24. Ren, Y.; Liu, P.; Liu, R.; Wang, Y.; Wei, Y.; Jin, L.; Zhao, G. The key of ITO films with high transparency and conductivity: Grain size and surface chemical composition. J. Alloys Compd. 2022, 893, 162304.

25. Zhang, H.; Zhu, H.; Zhang, T.; Yu, S.; Guo, P.; Wang, Y.; Yang, Z. Effect of sputtering pressure on the optical and electrical properties of ITO film on fluorphlogopite substrate. Appl. Surf. Sci. 2021, 559, 149968.

26. Wen, L.; Sahu, B.; Yeom, Y.; Han, J. Room temperature deposition of very thin and flexible crystalline ITO thin film using 3-D facing-magnetron sputtering plasma source. Vacuum 2021, 193, 150520.

27. Bhowmik D., Bhattacharjee S. Optical, structural, and electrical properties of modified indium-tin-oxide (ITO) films on glass surface by low energy ion implantation //Applied Physics A. - 2022. - T. 128. - №. 7. - C. 605.

28. INREP, 2018. Develop and deploy valid and robust alternatives to indium based transparent conductive electrode materials as electrodes. http://www.inrep.eu/ files/final%20brochure/INREP_final%20brochure_20180314.pdf (accessed 10 March 2020).

29. Lokanc, M., Eggert, R., Redlinger, M., 2015. The Availability of Indium: The Present, Medium Term, and Long Term. NREL (National Renewable Energy Laboratory), October, 2015.

30. Lim, C.H., Han, J.-H., Cho, H.-W., Kang, M., 2014. Studies on the toxicity and distribution of indium compounds according to particle size in Sprague-Dawley rats. Toxic. Res. 30 (1), 55-63.

31. Bomhard E. M. The toxicology of indium oxide //Environmental Toxicology and Pharmacology. - 2018. - T. 58. - C. 250-258.

32. Stefaniak, A.B., Virji, M.A., Badding, M.A., Cummings, K.J., 2017. Application of the ICRP respiratory tract model to estimate pulmonary retention of industrially sampled indium-containing dusts. Inhal. Toxicol. 8, 1-10.

33. Jeong, J., Kim, J., Seok, S.H., Cho, W.S., 2016. Indium oxide (In2O3) nanoparticles induce progressive lung injury distinct from lung injuries by copper oxide (CuO) and nickel oxide (NiO) nanoparticles. Arch. Toxicol. 90, 817-828.

34. Nakano, M., Tanaka, A., Hirata, M., Kumazoe, H., Wakamatsu, K., Kamada, D., Omae, K., 2016. An advanced case of indium lung disease with progressive emphysema. J. Occup. Health 58, 477-481.

35. Zieminska-Stolarska A., Barecka M., Zbicinski I. Effect of replacement of tin doped indium oxide (ITO) by ZnO: analysis of environmental impact categories //E3S Web of Conferences. - EDP Sciences, 2017. - T. 19. - C. 02026.

36. Muth J. F. et al. Absorption coefficient, energy gap, exciton binding energy, and recombination lifetime of GaN obtained from transmission measurements //Applied Physics Letters. - 1997. - T. 71. - №. 18. - C. 2572-2574.

37. Look D. C. et al. Production and annealing of electron irradiation damage in ZnO //Applied Physics Letters. - 1999. - T. 75. - №. 6. - C. 811-813.

38. Kucheyev S. O. et al. Ion-beam-produced structural defects in ZnO //Physical Review B. - 2003. - T. 67. - №. 9. - C. 094115.

39. Özgür Ü. et al. A comprehensive review of ZnO materials and devices //Journal of applied physics. - 2005. - T. 98. - №. 4. - C. 11.

40. Desgreniers S. High-density phases of ZnO: Structural and compressive parameters //Physical Review B. - 1998. - T. 58. - №. 21. - C. 14102.

41. Janotti A., Van de Walle C. G. Fundamentals of zinc oxide as a semiconductor //Reports on progress in physics. - 2009. - T. 72. - №. 12. - C. 126501.

42. Vanheusden K. et al. Mechanisms behind green photoluminescence in ZnO phosphor powders //Journal of Applied Physics. - 1996. - T. 79. - №. 10. - C. 79837990.

43. Zhu Q. et al. Selectively enhanced UV and NIR photoluminescence from a degenerate ZnO nanorod array film //Journal of Materials Chemistry C. - 2014. - T. 2. -№. 23. - C. 4566-4580.

44. Janotti A., Van de Walle C. G. Native point defects in ZnO //Physical Review B. - 2007. - T. 76. - №. 16. - C. 165202.

45. Gurylev V. et al. Hydrogenated ZnO thin film with p-type surface conductivity from plasma treatment //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2017. -T. 50. - №. 24. - C. 24LT02.

46. Chakrabarty A., Patterson C. H. Defect-trapped electrons and ferromagnetic exchange in ZnO //Physical Review B. - 2011. - T. 84. - №. 5. - C. 054441.

47. Meena J. S. et al. Effect of oxygen plasma on the surface states of ZnO films used to produce thin-film transistors on soft plastic sheets //Journal of Materials Chemistry C. - 2013. - T. 1. - №. 40. - C. 6613-6622.

48. Roshini R. A., Nagpal K., Kannan E. S. Anomalous conductance induced by hydrogen on ZnO and catalyzed ZnO nanoflowers //Europhysics Letters. - 2019. - T. 127. - №. 5. - C. 57005.

49. Janotti A., Van de Walle C. G. Hydrogen multicentre bonds //Nature materials. - 2007. - T. 6. - №. 1. - C. 44-47.

50. Janotti A., Van de Walle C. G. Hydrogen multicentre bonds //Nature materials. - 2007. - T. 6. - №. 1. - C. 44-47.

51. Zhu D. L. et al. Study of H-related defects in Ga-doped ZnO thin films deposited by RF magnetron sputtering in Ar+ H2 ambient //Materials technology. - 2017. - T. 32. - №. 7. - C. 424-429.

52. Zhu B. L. et al. Influence of hydrogen introduction on structure and properties of ZnO thin films during sputtering and post-annealing //Thin Solid Films. -2011. - T. 519. - №. 11. - C. 3809-3815.

53. Al Naima A. F., Soliemanb A., Shaabanb E. R. Correlation between structural, optical, and electrical properties of sol-gel-derived ZnO thin films //Journal of Ovonic Research. - 2022. - T. 18. - №. 3. - C. 373-388.

54. Park J. Y. et al. Structural, electrical, and optical properties of ZnO films grown by atomic layer deposition at low temperature //Archives of Metallurgy and Materials. - 2022. - T. 67.

55. Girtan M. Comparison of ITO/metal/ITO and ZnO/metal/ZnO characteristics as transparent electrodes for third generation solar cells //Solar Energy Materials and Solar Cells. - 2012. - T. 100. - C. 153-161.

56. Luka G. et al. ZnO films grown by atomic layer deposition for organic electronics //Semiconductor Science and Technology. - 2012. - T. 27. - №. 7. - C. 074006.

57. Islam M. R. et al. Structural, optical and photocatalysis properties of sol-gel deposited Al-doped ZnO thin films //Surfaces and Interfaces. - 2019. - T. 16. - C. 120126.

58. Vora-ud A. et al. Transparent-flexible thermoelectric module from In/Ga co-doped ZnO thin films //Chemical Engineering Journal. - 2023. - T. 465. - C. 142954.

59. Heitmann U. et al. Spray Pyrolysis of ZnO: In: Characterization of Growth Mechanism and Interface Analysis on p-Type GaAs and n-Type Si Semiconductor Materials //ACS Applied Materials & Interfaces. - 2022. - T. 14. - №. 36. - C. 4114941155.

60. Khan M. I. et al. Synthesis and characterization of Co and Ga co-doped ZnO thin films as an electrode for dye sensitized solar cells //Ceramics International. - 2020. - T. 46. - №. 17. - C. 26590-26597.

61. Wei L. I. N. et al. Properties of doped ZnO transparent conductive thin films deposited by RF magnetron sputtering using a series of high quality ceramic targets //Rare Metals. - 2008. - T. 27. - №. 1. - C. 32-35.

62. Park M. S., Min B. I. Ferromagnetism in ZnO codoped with transition metals: Zn 1- x (FeCo) x O and Zn 1- x (FeCu) x O //Physical Review B. - 2003. - T. 68. - №. 22. - C. 224436.

63. Alam M. W. et al. Preparation and characterization of Cu and Al doped ZnO thin films for solar cell applications //Crystals. - 2022. - T. 12. - №. 2. - C. 128.

64. Musat V. et al. Effect of post-heat treatment on the electrical and optical properties of ZnO: Al thin films //Thin Solid Films. - 2006. - T. 502. - №. 1-2. - C. 219222.

65. Kim K., Kim S., Lee S. Y. Effect of excimer laser annealing on the properties of ZnO thin film prepared by sol-gel method //Current Applied Physics. - 2012. - T. 12. - №. 2. - C. 585-588.

66. Nian Q. et al. Ultraviolet laser crystallized ZnO: Al films on sapphire with high Hall mobility for simultaneous enhancement of conductivity and transparency //Applied Physics Letters. - 2014. - T. 104. - №. 20. - C. 201907.

67. Nedyalkov N. et al. Laser nanostructuring of ZnO thin films //Applied Surface Science. - 2016. - T. 374. - C. 172-176.

68. Lu H. et al. Effects of laser irradiation on the structure and optical properties of ZnO thin films //Materials Letters. - 2010. - T. 64. - №. 19. - C. 2072-2075.

69. Cheng C. W. et al. Fabrication of micro/nano crystalline ITO structures by femtosecond laser pulses //Applied Physics A. - 2010. - T. 101. - C. 243-248.

70. Bohren C.F., Huffman D.R. Absorption and Scattering of Light by Small Particles // Absorption and Scattering of Light by Small Particles. 1998.

71. Kuwata H. et al. Resonant light scattering from metal nanoparticles: Practical analysis beyond rayleigh approximation // Applied Physics Letters. 2003. Vol. 83, № 22.

72. Nasser H. et al. Fabrication of Ag Nanoparticles Embedded in Al:ZnO as Potential Light-Trapping Plasmonic Interface for Thin Film Solar Cells // Plasmonics. 2013. Vol. 8, № 3.

73. Inasawa S., Sugiyama M., Yamaguchi Y. Laser-induced shape transformation of gold nanoparticles below the melting point: The effect of surface melting // Journal of Physical Chemistry B. 2005. Vol. 109, № 8.

74. Yamada K. et al. Mechanism of laser-induced size-reduction of gold nanoparticles as studied by nanosecond transient absorption spectroscopy // Journal of Physical Chemistry B. 2006. Vol. 110, № 24.

75. Baraldi G. et al. Polarization-driven self-organization of silver nanoparticles in 1D and 2D subwavelength gratings for plasmonic photocatalysis // Nanotechnology. 2017. Vol. 28, № 3.

76. Liu Z. et al. Understanding the Growth Mechanisms of Ag Nanoparticles Controlled by Plasmon-Induced Charge Transfers in Ag-TiO2 Films // The Journal of Physical Chemistry C. American Chemical Society, 2015. Vol. 119, №№ 17. P. 9496-9505.

77. Destouches N. et al. Self-organized growth of metallic nanoparticles in a thin film under homogeneous and continuous-wave light excitation // Journal of Materials Chemistry C. 2014. Vol. 2, № 31.

78. Liu Z. et al. Three-Dimensional Self-Organization in Nanocomposite Layered Systems by Ultrafast Laser Pulses // ACS Nano. 2017. Vol. 11, № 5.

79. Myslinski P., Koningstein J. A., Shen Y. Theory for laser induced dichroism and its effect on absorption, fluorescence, and Raman spectra //The Journal of chemical physics. - 1992. - Т. 96. - №. 12. - С. 8691-8698.

80. Gladskikh I. A. et al. Laser-Based Reshaping of Self-Organized Metasurfaces of Supported Ag Nanoparticles for Encoding Tunable Linear Dichroism Patterns //ACS Applied Nano Materials. - 2024. - Т. 7. - №. 10. - С. 11342-11349.

81. Stalmashonak A., Seifert G., Graener H. Spectral range extension of laser-induced dichroism in composite glass with silver nanoparticles //Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. - 2009. - Т. 11. - №. 6. - С. 065001..

82. Аржанников А. В., Кузнецов С. А. Методы расчета спектральных свойств многослойных анизотропных структур на основе скрещенных решеток-поляризаторов //Журнал технической физики. - 2001. - Т. 71. - №. 12. - С. 1-5.

83. Sergeev, M. M., Gresko, V. R., Andreeva, Y. M., Sokura, L. A., Shirshneva-Vaschenko, E. V., Itina, T. E., & Varygin, G. V. (2022). Precise laser-induced local modification of AZO: Ag films and their optical properties. Optics & Laser Technology, 151, 108059.

84. Zhang J. et al. Direct determination of band-gap renormalization in degenerately doped ultrawide band gap P-Ga 2 O 3 semiconductor //Physical Review B. - 2022. - Т. 106. - №. 20. - С. 205305.

85. Wesang K. et al. Systematic Comparison of Thermal Annealing and Laser Treatment of TiO2 Thin Films Prepared by Sol-Gel Processing //Lasers in Manufacturing and Materials Processing. - 2019. - Т. 6. - №. 4. - С. 387-397.

86. Xu Y. K., Adachi S. Properties of light-emitting porous silicon photoetched in aqueous HF/ FeCl3 solution //Journal of Applied Physics. - 2007. - Т. 101. - №. 10.

87. Jain S. et al. Nanosecond-laser annealing of zinc oxide thin-films: The effect of the laser wavelength and fluence //Thin Solid Films. - 2024. - Т. 791. - С. 140236.

88. Zhu B. L. et al. Low temperature annealing effects on the structure and optical properties of ZnO films grown by pulsed laser deposition //Vacuum. - 2010. - Т. 84. - №. 11. - С. 1280-1286.

89. Shirshneva-Vaschenko E. V. et al. Study of the influence of the ZnO: Al polycrystalline film morphology on the silver nanoparticles formation //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2019. - Т. 1400. - №. 5. - С. 055026.

90. Rolo A. G. et al. The annealing effect on structural and optical properties of ZnO thin films produced by rf sputtering //Superlattices and Microstructures. - 2007. -Т. 42. - №. 1-6. - С. 265-269.

91. Al-Asedy H. J., Al-khafaji S. A., Ghoshal S. K. Optical and electrical correlation effects in ZnO nanostructures: Role of pulsed laser annealing //Optical Materials. - 2021. - Т. 115. - С. 111028.

92. Zamfirescu M. et al. The role of the substrate material type in formation of laser induced periodical surface structures on ZnO thin films //Applied surface science. -2012. - Т. 258. - №. 23. - С. 9385-9388.

93. Zhang M. Y., Cheng G. J. Highly conductive and transparent alumina-doped ZnO films processed by direct pulsed laser recrystallization at room temperature //Applied Physics Letters. - 2011. - Т. 99. - №. 5. - С. 051904.

94. Николаева Н. С., Иванов В. В., Шубин А. А. Синтез высокодисперсных форм оксида цинка: химическое осаждение и термолиз //Журнал Сибирского федерального университета. Химия. - 2010. - Т. 3. - №. 2. - С. 153-173.

95. Hwang J. D., Chen B. Y. Enhancing the photo-to-dark current ratio by inserting a thin MgO layer in p-NiO/i-NiO/n-Si photodiodes //Ceramics International. -2024. - Т. 50. - №. 18. - С. 33430-33436.

96. Arblaster J. W. Thermodynamic properties of silver //Journal of Phase Equilibria and Diffusion. - 2015. - Т. 36. - №. 6. - С. 573-591.

97. Jain A., McGaughey A. J. H. Thermal transport by phonons and electrons in aluminum, silver, and gold from first principles //Physical review B. - 2016. - Т. 93. -№. 8. - С. 081206.

98. Dash S., Padhan P. Lattice thermal conductivity of ZnO: experimental and theoretical studies //Physical Chemistry Chemical Physics. - 2024. - Т. 26. - №. 20. - С. 14754-14765.

99. Sakaki S. et al. Pulse-width dependence of the cooling effect on sub-micrometer ZnO spherical particle formation by pulsed-laser melting in a liquid //ChemPhysChem. - 2017. - Т. 18. - №. 9. - С. 1101-1107.

100. Bityukov V. K., Petrov V. A. Optical quartz glass as a reference substance for the thermal conductivity coefficient of partially transparent materials //High Temperature. - 2000. - Т. 38. - №. 2. - С. 293-299.

101. Fortov V. E., Dremin A. N., Leont'ev A. A. Evaluation of the parameters of the critical point //High Temp.(USSR)(Engl. Transl.);(United States). - 1975. - Т. 13. -№. 5.

102. Дульнев Г. Н., Заричняк Ю. П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов: Справочная книга. - 1974.

103. Van de Pol F. C. M., Blom F. R., Popma T. J. A. Rf planar magnetron sputtered ZnO films I: Structural properties //Thin Solid Films. - 1991. - Т. 204. - №. 2. - С. 349-364.

104. Ландсберг Г. С. Оптика. Учебное пособие. - Физматлит, 2010.

105. Dehimi M. et al. Effects of Low Ag Doping on Physical and Optical Waveguide Properties of Highly Oriented Sol-Gel ZnO Thin Films //Advances in Condensed Matter Physics. - 2015. - Т. 2015. - №. 1. - С. 740208.

106. Jazi, S. S.; Talebi, R. Manipulating birefringence in AgCl thin film loaded by silver nanoparticles under normal and oblique incident angles Journal of Physics D: Applied Physics. 2019, 53(1), 015303, DOI 10.1088/1361-6463/ab49b2.

107. Kaempfe M., Seifert G., Berg K.J., Hofmeister H., Graener H. Polarization dependence of the permanent deformation of silver nanoparticles in glass by ultrashort laser pulses // The European Physical Journal D-Atomic, Molecular, Optical and Plasma Physics. 2001. V. 16. P. 237-240.

108. Shirshneva-Vaschenko E.V., Sokura L.A., Shirshnev P.S., Kirilenko D.A., Snezhnaia Z.G., Bauman D.A., Bougrov V.E., Romanov A.E. Preparation of Transparent N-Zno: Al/P-Cualcro2 Heterojunction Diodeby Sol-Gel Technology // Reviews on Advanced Materials Science. 2018. V. 57. N 2. P. 167-174.

109. Buividas R., Mikutis M., Juodkazis S. Surface and bulk structuring of materials by ripples with long and short laser pulses: Recent advances. Progress in Quantum Electronics. 2014, 38(3), 119-156.

110. Cubero A. et al. Effects of laser-induced periodic surface structures on the superconducting properties of Niobium//Applied surface science. - 2020. - T. 508. - C. 145140.

111. Queiros S. M. D. On generalisations of the log-Normal distribution by means of a new product definition in the Kapteyn process //Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. - 2012. - T. 391. - №. 13. - C. 3594-3606.

112. Sokura L.A. et al. Ordering mechanism of silver nanoparticles synthesized in a ZnO: Al polycrystalline film by sol gel method // Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing. 2020. V. 1695(1). P. 012034.

113. Borah R. et al. Plasmon resonance of gold and silver nanoparticle arrays in the Kretschmann (attenuated total reflectance) vs. direct incidence configuration //Scientific reports. - 2022. - T. 12. - №. 1. - C. 15738.

114. Aguilar O. et al. Optoelectronic characterization of Zn1 -xCdxO thin films as an alternative to photonic crystals in organic solar cells //Optical Materials Express. -2019. - T. 9. - №. 9. - C. 3638-3648.

115. Stalmashonak, A; Podlipensky, A; Seifert, G; Graener, H. Appl. Phys. B, 2009, 94, 459465.

116. Tang H. et al. Plasmonic hot electrons for sensing, photodetection, and solar energy applications: A perspective //The Journal of Chemical Physics. - 2020. - Т. 152. - №. 22.

117. Liu Z. et al. Three-dimensional self-organization in nanocomposite layered systems by ultrafast laser pulses //ACS nano. - 2017. - Т. 11. - №. 5. - С. 5031-5040.

118. Medasani B., Park Y. H., Vasiliev I. Theoretical study of the surface energy, stress, and lattice contraction of silver nanoparticles //Physical Review B—Condensed Matter and Materials Physics. - 2007. - Т. 75. - №. 23. - С. 235436.

119. Eles B. et al. Mechanisms driving self-organization phenomena in random plasmonic metasurfaces under multipulse femtosecond laser exposure: a multitime scale study //Nanophotonics. - 2022. - Т. 11. - №. 10. - С. 2303-2318.

120. Zhang X. J., Ji W., Tang S. H. Determination of optical nonlinearities and carrier lifetime in ZnO //Journal of the Optical Society of America B. - 1997. - Т. 14. -№. 8. - С. 1951-1955.

121. Lin Z., Zhigilei L. V., Celli V. Electron-phonon coupling and electron heat capacity of metals under conditions of strong electron-phonon nonequilibrium //Physical Review B—Condensed Matter and Materials Physics. - 2008. - Т. 77. - №. 7. - С. 075133.

122. Medvedev N., Akhmetov F., Milov I. Electronic heat conductivity in a two-temperature state //International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2024. - Т. 228. -С. 125674.

123. Li S. et al. Regulating disordered plasmonic nanoparticles into polarization sensitive metasurfaces //Nanophotonics. - 2021. - Т. 10. - №. 5. - С. 1553-1563.

124. Talebi R., Taheri Ghahfarokhi F., Vashaee D. Photoinduced tunable birefringence and dichroism in silver nanogratings //Journal of the Optical Society of America B. - 2020. - Т. 37. - №. 10. - С. 2848-2855.

125. Beresna M. et al. Radially polarized optical vortex converter created by femtosecond laser nanostructuring of glass //Applied Physics Letters. - 2011. - Т. 98. -№. 20.

126. Li, S.; Zhang, Y.; Deng, F.; Chen, J.; Zhang, H.; Zhou, X.; Lu, J.; Chen, J.; Deng, Q.; Luo, J.; Lan, S.. Disordered gold nanoislands-dielectric-metal plasmon reflector for polarization-sensitive color display, humidity sensor and optical memory. Optics Express. 2025, 33(2), 2437-2448, DOI: 10.1364/OE.544429

127. Bonse J., Krüger J. Structuring of thin films by ultrashort laser pulses //Applied physics A. - 2023. - Т. 129. - №. 1. - С. 14.

128. Сергеев М.М., Пушкарева А.Е., Гресько В.Р. Моделирование теплового источника в пленке с наночастицами при воздействии ультракоротких лазерных импульсов. Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2024;67(7):567-573.

Список иллюстративного материала

Рисунок 1.1 - Дифрактограммы исходной 1ТО плёнки и образцов, прошедших термический отжиг

Рисунок 1.2 - а) Зависимость удельного сопротивления от температур отжига до 825 °С, б) Зависимость удельного сопротивления от температур отжига до 1000 °С, в) Зависимость концентрации носителей (розовая кривая) и подвижности носителей (синяя кривая) от температуры отжига Рисунок 1.3 - Спектры пропускания ГГО пленок

Рисунок 1.4 - Дифрактограммы 1ТО плёнок, прошедших низкоинтенсивное облучение с различной длительностью воздействия

Рисунок 1.5 - а) Спектры пропускания 1ТО плёнок, б) ширина запрещенной зоны плёнок, в) удельное сопротивление

Рисунок 1.6 - Зависимость среднего значения пропускания в видимом диапазоне длин волн (черная кривая) и ширины запрещенной зоны (синяя кривая) от соотношения масс индия и олова

Рисунок 1.7 - Зависимость сопротивления 1ТО пленок от соотношения масс индия и олова

Рисунок 1.8 - Спектральные характеристики пленок ГТО при: а) варьировании времени ионного воздействия, б) варьировании энергии ионного пучка Рисунок 1.9 - а) Вольтамперная характеристика 1ТО пленок при варьировании ионной дозы. б) Электрические характеристики при варьировании ионной дозы. в) Электрические характеристики при варьировании энергии ионов Рисунок 1.10 - Кристаллическая решетка цинка

Рисунок 1.11 - а) Зависимость интенсивности на длине волны 530 нм от температуры формовочного газа при операции восстановления. б) Зависимость концентрации свободных электронов от температуры формовочного газа Рисунок 1.12 - Зависимость подвижности носителей зарядов от времени плазменного травления

Рисунок 1.13 - Дифрактограммы 7пО пленок, отожженных при 1=450 °С с концентрацией а) 0,2 М, б) 0,4 М, в) 0,6 М. Дифрактограммы пленок с концентрацией 0.4 М при температуре отжига г) 500 °С, д) 550 °С Рисунок 1.14 - Зависимость удельного сопротивления 7пО пленок от концентрации золя

Рисунок 1.15 - а) Электрические характеристики пленки на подложке БЮ2, б) на стеклянной подложке

Рисунок 1.16 - Зависимость удельного сопротивления электродов на основе 7пО и 1ТО пленок

Рисунок 1.17 - Зависимость сопротивления Л7О плёнок от концентрации А1 Рисунок 1.18 - Зависимость отношения концентрации красителя С к исходной концентрации красителя Со от времени УФ облучения

Рисунок 1.19 - Дифрактограммы исходной Л7О пленки, и пленок, обработанных с плотностями энергий 120 - 200 мДж/см2

Рисунок 1.20 - а) Спектры пропускания Л7О пленок в диапазоне 0т 400 до 1500 нм, б) спектры пропускания Л7О пленок в диапазоне от 300 нм до 8000 нм Рисунок 1.21 - СЭМ изображение 7пО пленки после воздействия с плотностью энергии 150 мДж/см2 и 5 импульсов

Рисунок 1.22 - Дифрактограммы; а - исходная пленка 7пО, б - отожженная в печи при 500 °С в течение часа, в - обработанная излучением с длиной волны 514 нм в течение 5 минут

Рисунок 1.23 - Спектры пропускания исходной пленки 7пО (черная кривая), пленки после отжига в печи (красная кривая) и пленки после лазерного отжига (синяя кривая)

Рисунок 1.24 - Поверхностные периодические структуры на 1ТО пленке, сформированные под действием фемтосекундного лазерного излучения Рисунок 1.25 - Зависимость среднего размера наночастиц и величины дисперсионного разброса от температур отжига

Рисунок 1.26 - а, б, в - Результат отжига Л7О плёнки с Л§ наночастицами при температуре 200 °С. г, д, е - Результат отжига при температуре 300 °С

Рисунок 1.27 - ПЭМ изображения золотых наночастиц а) до лазерного нагрева, б)

2 мкДж в импульсе, в) 4 мкДж в импульсе, г) 8 мкДж в импульсе

Рисунок 1.28 - Зависимость количества сферических золотых частиц в жидком

растворе от энергии в импульсе и плотности энергии в импульсе

Рисунок 1.29 - Спектры поглощения системы наночастиц при различных энергиях

в импульсе

Рисунок 1.30 - Изменение средних диаметров золотых наночастиц как функция энергии одиночного импульса

Рисунок 1.31 - Зависимость среднего диаметра золотых наночастиц от задержки между импульсами

Рисунок 1.32 - СЭМ микрофотографии поверхности плёнок, с записанными решётками. а) Поляризация параллельна оси Оу, б) Поляризация под углом 45° к оси. В случае, если поляризация была перпендикулярна оси Оу, то полосы решётки были выстроены параллельно направлению

Рисунок 1.33 - СЭМ микрофотографии поверхности плёнок, с записанными решётками. а) два сканирования с перпендикулярными поляризациями, б) сканирование с линейной поляризацией. В верхнем правом углу представлены результаты Фурье-преобразования

Рисунок 1.34 - а) Механизм процесса получения 3Б структур, Ь) СЭМ изображение решетки, полученной на скорости 100 мм/с (ИБ), с) СЭМ изображение решетки, полученной на скорости 10 мм/с (ЬБ)

Рисунок 1.35 - Зависимость линейного дихроизма в серебряных пленках от плотности энергии лазерного излучения

Рисунок 1.36 - Изменение формы наночастицы серебра в стекле под действием фемтосекундных импульсов с а) сферической на б) эллиптическую Рисунок 2.1 - Образцы пленок оксида цинка

Рисунок 2.2 - Спектральные характеристики пленок 7пО:Л§, 7пО, Л7О:Л§ Рисунок 2.3 - Схема эксперимента при воздействии непрерывного излучения. 1 -Лазер, 2, диафрагма, 3 - фокусирующий объектив, 4 - подвижный трехкоординатный стол, 5 - образец 7пО:Л§

Рисунок 2.4 - Распределение интенсивности лазерного пучка до и после диафрагмирования

Рисунок 2.5 - Оптические изображения треков, записанных при различных режимах. 1 - V =50 мкм/с, д =0,89 МВт/см2; 2 - 50 мкм/с, 1,07 МВт/см2; 3 - 100 мкм/с, 0,89 МВт/см2; 4 - 100 мкм/с, 1,07 МВт/см2; а) режим проходящего света, б) режим отраженного света, в) режим скрещенных поляризаторов, красными рамками указаны треки

Рисунок 2.6 - а) СЭМ изображения 1 - V = 50 мкм/с, д=0,89 МВт/см2 ; 2 - 50 мкм/с, 1,07 МВт/см2 ; 3 - 100 мкм/с, 0,89 МВт/см2; 4 - 100 мкм/с, 1,07 МВт/см2. б) Изображения с большим увеличением. (в) 2Э изображения рельефа, полученные при помощи СЗМ. Ось у (И, нм) соответствует глубине

Рисунок 2.7 - СЭМ изображение исходной пленки, а также гистограмма, с распределением наночастиц в исходной пленке по размерам

Рисунок 2.8 - СЭМ изображения пленки, модифицированной при различных режимах воздействия вместе с диаграммами с распределением наночастиц по размерам. Режимы воздействия: а) V= 100 мкм/с, д= 1,07 МВт/см2; Ь) 100 мкм/с, 0,89 МВт/см2; с) 50 мкм/с, 1,07 МВт/см2; ё) 50 мкм/с, 0,89 МВт/см2 Рисунок 2.9 - Пропускание (а), отражение (б), экстинкция (в) и кривая (аЬу)2 (г) для исходной пленки (черная) и записанных треков V=100 мкм/с, д=0,89 МВт/см2 (синяя); 100 мкм/с, 1,07 МВт/см2 (зеленая); 50 мкм/с, 0,89 МВт/см2 (оранжевая); 50 мкм/с, 1,07 МВт/см2 (красная)

Рисунок 2.10 - Микрофотографии участков плёнки, обработанных при различных плотностях энергии излучения в отраженном (Ш) и проходящем (Т1) свете Рисунок 2.11 - СЭМ изображения плёнки

Рисунок 2.12 - Сравнение соотношения числа закрытых и открытых пор на СЭМ изображениях плёнки ZnO:Ag при различных значениях плотности энергии Рисунок 2.13 - Спектры поглощения плёнки при различных значениях плотности энергии. Обозначение кривых: 1) исходная пленка ZnO:Ag, 2) 1,4 -105 Дж/м2, 3) 5,3 •105 Дж/м2, 4) 6 -105 Дж/м2, 5) 8,3 -105 Дж/м2

Рисунок 2.14 - Изменение длины волны плазмонного резонанса с ростом плотности энергии [17]

Рисунок 2.15 - Изменение удельного сопротивления при увеличении плотности энергии излучения

Рисунок 2.16 - Дифрактограммы ZnO:Ag пленок до и после воздействия непрерывным лазерным излучением с длиной волны 405 нм. а) Фрагмент дифрактограммы, со всеми обнаруженными пиками, б) пик, соответствующей плоскости (0 0 2) ZnO, в) пик, соответствующий плоскости (1 1 1) Ag, г) пик, соответствующий плоскости (2 0 0) Ag

Рисунок 2.17 - а) Геометрическая модель образца пленки ZnO:Ag на подложке, используемая в моделировании. б) Распределение температуры на поверхности пленки при различных значениях плотности энергии

Рисунок 3.1 - Экспериментальная установка (а); ориентация вектора поляризации фемтосекундного излучения относительно направления сканирования (б) [97] Рисунок 3.2 - Оптическая микроскопия модифицированных областей ZnO:Ag в проходящем линейно-поляризованном свете; излучения с длиной волны второй гармоники (а, б). Угол в между направлением сканирования и осью поляризации света от лампы микроскопа (красная стрелка) соответствует 90° (а) и 0° (б) Рисунок 3.3 - Спектры оптической плотности в диапазоне значений плотности энергии от 36 до 66 мДж/см2: а) при параллельной ориентации поляризации лазерного излучения и излучения в спектрофотометре; б) при перпендикулярной ориентации поляризации лазерного излучения и излучения в спектрофотометре. Спектры оптической плотности в диапазоне значений плотности энергии от 66 до 131 мДж/см2: в) при параллельной ориентации поляризации лазерного излучения и излучения в спектрофотометре; г) при перпендикулярной ориентации поляризации лазерного излучения и излучения в спектрофотометре. д) Изменение длины волны плазмонного резонанса с ростом плотности энергии

Рисунок 3.4 - Спектры линейного дихроизма при различных значениях плотности энергии. а) Диапазон значений плотности энергии от 36 мДж/см2 до 66 мДж/см2. б) Диапазон значений плотности энергии от 66 мДж/см2 до 131 мДж/см2

Рисунок 3.5 - СЭМ-снимки пленки 7пО:Л§: а) исходная пленка; б) область пленки, модифицированная с плотностью энергии 66±0,5 мДж/см2; в) область пленки, модифицированная с плотностью энергии 99±0,5 мДж/см2; г) область пленки, модифицированная с плотностью энергии 131±0,5 мДж/см2 при с исходной поляризацией; д) область пленки, модифицированная с плотностью энергии 131±0,5 мДж/см2 с поляризацией, повернутой на 90°. Зеленая стрелка указывает направление поляризации

Рисунок 3.6 - Дифрактограммы ZnO:Ag пленок до и после воздействия импульсным лазерным излучением с длиной волны 515 нм. а) Фрагмент дифрактограммы, со всеми обнаруженными пиками, б) пик, соответствующей плоскости (0 0 2) ZnO, в) пик, соответствующий плоскости (1 1 1) Ag, г) пик, соответствующий плоскости (2 0 0) Ag

Рисунок 3.7 - АСМ-изображения фрагментов поверхности 1*1 мкм внутри треков, записанных с плотностями энергии 36 мДж/см2 (а), 43 мДж/см2 (б), 56 мДж/см2 (в), 99 мДж/см2 (г) и 131 мДж/см2 (д), а также для исходной пленки (е) Рисунок 3.8 - Профили поперечного сечения поверхности пленки внутри треков, записанных с плотностями энергии 56 мДж/см2 и 131 мДж/см2, а также области исходной пленки

Рисунок 3.9 - АСМ-изображения фрагментов поверхности длиной от 25 до 80 мкм и их профили поперечного сечения для треков, записанных с плотностью энергии 36 мДж/см2 (а), 43 мДж/см2 (б), 56 мДж/см2 (в), 99 мДж/см2 (г) и 131 мДж/см2 (д) Рисунок 3.10 - а) Исходное изображение, б) изображение в черно-белом виде, в) найденные наночастицы, г) отдельная наночастица, д) параметры наночастиц, анализируемые в работе

Рисунок 3.11 - а) Изображения треков в проходящем свете. б, в, г) Гистограммы

распределения наночастиц по размеру большой оси da при различных значениях

плотности энергии; д, е, ж) Гистограммы распределения наночастиц по аспектному

соотношению ЛЯ при различных значениях плотности энергии

Рисунок 3.12 - Гистограммы распределения наночастиц по расстоянию между их

центрами

Рисунок 3.13 - а) Полученные из анализа СЭМ-снимков данные поверхностной концентрации наночастиц. Контрастное изображение СЭМ-снимка пленки после лазерного воздействия с плотностью энергии б) 56 мДж/см2; в) 99 мДж/см2 Рисунок 3.14 - Гистограммы распределения количества наночастиц по углам а между большей осью эллипсоидных наночастиц в пленке и поляризацией лазерного излучения до (столбцы с красной границей) и после (серые столбцы) лазерного воздействия с плотностью энергии: а) 56 мДж/см2; б) 131 мДж/см2. в) Зависимость отношения количества наночастиц, ориентированных к направлению поляризации лазерного излучения под углом 0° N к количеству наночастиц, ориентированных под углом 90° N90° от плотности энергии

Рисунок 3.15 - а) Треки на пленке ZnO:Ag, записанные с плотностью энергии 56 мДж/см2 при разных направлениях вектора линейной поляризации лазерного излучения; б) Гистограмма распределения числа наночастиц по углу ах для двух треков с перпендикулярными поляризациями. Красные сплошные стрелки на изображениях соответствуют направлению поляризации лазерного излучения при записи треков

Рисунок 3.16 - СЭМ-изображения наночастиц с преобразованием Фурье, показывающие ориентацию структур. Зелёная стрелка соответствует направлению поляризации лазерного излучения

Рисунок 3.17 - Элементарная ячейка, использованная в моделировании Рисунок 3.18 - а) Элементарная ячейка с одной наночастицей, б) Рассчитанные спектры пропускания для различных направлений вектора линейной поляризации падающего излучения. Сплошная кривая - исходный показатель преломления 7пО, пунктирная кривая - увеличенный в 1,2 раза

Рисунок 3.19 - а, в, д) Вид сверху элементарных ячеек, с различными расстояниями между парой наночастиц. б, г, е) Рассчитанные спектры пропускания для различных направлений вектора линейной поляризации падающего излучения. Сплошная кривая - исходный показатель преломления 7пО, пунктирная кривая -увеличенный в 1,2 раза

Рисунок 3.20 - Схематическое изображение области моделирования для расчета распределения температуры внутри пленки за время tm (справа — сечение пленки плоскостью z = h /2 с распределением частиц, использованным при моделировании).

Рисунок 3.21 - Зависимость электронной/ионной температуры частиц (красная и синяя кривые соответствуют точке 1 на рисунке 3.22) и температуры матрицы (зеленая кривая соответствует точке 2 на рисунке 3.22) от времени Рисунок 3.22 - Пространственные распределения внутри пленки (плоскость y = l /2) для различных моментов времени (штриховые линии - границы наночастиц, длинные штриховые линии - граница раздела пленка/подложка) Рисунок 3.23 - Пространственные распределения внутри пленки (плоскость y = l /2) для различных моментов времени (штриховые линии - границы наночастиц, длинные штриховые линии - граница раздела пленка/подложка) Рисунок 3.24 - Результаты моделирования накопленного нагрева при многоимпульсном лазерном воздействии: а) - зависимость температуры пленки в центре трека от времени, б) - распределение температуры в пленке по поверхности в момент достижения ею максимального значения, в) - распределение температуры внутри пленки через 50 пс после окончания импульса с учетом накопленной температуры Tin = 761 К, г) - зависимость максимальной температуры пленки ( достигнутой после выравнивания температуры по пленке) от плотности энергии лазерного излучения

Рисунок 3.25 - а) Изображение пленки, модифицированной при разных углах ориентации вектора поляризации лазерного излучения (красные стрелки) со скрещенными поляризаторами. б) Фрагмент области, записанной с помощью построчного лазерного сканирования

Рисунок 3.26 - а) Установка для исследования оптической активности образца ZnO с наночастицами серебра, б) изображение пучка на ПЗС камере, после прохождения системы с образцом и скрещенными поляризаторами, в) пропускание системы со скрещенными поляризаторами и образцом

Рисунок 3.27 - а) Кривые линейного дихроизма для модифицированной в режиме построчного сканирования пленки, при различных углах поворота образца. б) Зависимость нормированной интенсивности излучения после прохождения анализатора от различных углов поворота анализатора для разных длин волн Рисунок 4.1 - Оптическая микроскопия модифицированных излучением с длиной волны 1030 нм областей 7пО:Л§ в проходящем линейно-поляризованном свете при различных углах поворота образца. а) Образец до поворота, б) образец после поворота. Числа рядом с треками обозначают значение плотности энергии лазерного излучения

Рисунок 4.2 - Спектры линейного дихроизма после воздействия излучения с длиной волны 1030 нм

Рисунок 4.3 - СЭМ-изображения пленки 7пО:Л§ модифицированной излучением с длиной волны 1030 нм с плотностями энергии: 18±0,5 мДж/см2 (а); 69±0,5 мДж/см2 (б); 137±0,5 мДж/см2 (в); 307±0,5 мДж/см2 (г). Измерение состава методом ББХ (д) [97]

Рисунок 4.4 - Спектры пропускания линейно-поляризованного света в случае, когда линейная поляризация излучения в спектрофотометре и линейная поляризация лазерного излучения были а) параллельны, б) перпендикулярны Рисунок 4.5 - Спектры линейного дихроизма при различных длительностях импульса и одинаковой мощности излучения

Рисунок 4.6 - Спектры линейного дихроизма при различных длительностях импульса и одинаковой энергии импульса

Рисунок 4.7 - Спектры линейного дихроизма при различной частоте следования импульсов

Приложение А - Публикации по теме диссертации

И>

Laser-induced improvement of the photoelectric characteristics of ZnO:Ag thin films

V. R. Ghesko,' * V. V. Smirnova,1'3 M. M. Sergeev,1 4 A. E. Pushkareva,1 5 A. J. Dolgopolov,1 6 L. A. Sokura,1'7 and V. V. Bryukhanova2 8

'ITMO University, Institute of Laser Technotogies, St. Petersburg, Russia

- Saint Petersburg Sfafe University, St. Petersburg. Russia

Ss mimova 1211 ,smirnova@yandex. m

'[e-mail]

'[e-mail]

! [e-mail]

'[e-mail]

s [e-mail]

'[e-mail]

Received 30 September 2022; revised 12 December 2022; accepted 27 February 2023; Opticheskii Zhurnai90.57-67 (April2023)

Subject of study. The paper considers the results of studies on the influence of the power density of continuous-wave laser emission on the optical and electrical characteristics of ZnO thin Alms with silver nanoparticles. Aim of study. The aim is improving the photoelectric characteristics of ZnO:Ag films by laser treatment to increase the efficiency of ultraviolet radiation photodetection. Method. The properties of ZnO:Ag films are modified using focused radiation with a wavelength of 405 nm in the scanning mode. The films are examined using optical and electron microscopy. Electrical resistance, dark current, and photocurrent arising from exposure to radiation with a wavelength of343 nm are measured using a multimeter. Main results. It was deduced that the ratio of the photocurrent to dark current after exposure to radiation with a power density of 16 W/cm2 increased from 4.8 to 7.4. The plasmon characteristics of the composite film changed, and the plasmon resonance peak shifted between 580 nm and 480 nm with increasing power density. The chemical composition of the film changed insignificantly after laser exposure. In this case, the film acquired a porous structure as the power density increased. Practical significance. The results obtained can be used to improve the efficiency of ultraviolet laser or solar radiation photodetectors based on ZnO:Ag films. © 2023 Optica Publishing Group

https://doi.org/10.1364/JOT.90.000192

1. introduction

Transparent conductive metal oxides (TCOs) have a unique combination of high transmission (approximately 80%) in the range from 400 nm to 1500 nm, associated with a large band gap of metal oxides (Eg > 3 eV), and high electrical conductivity (more than 10-' 1 /(Qcm)), close to the conductivity of some metals [ 1]. These properties allow for their application as transparent electrodes [2], in solar panels as window layers [3], photocatalysis [4], and information encryption devices [5].

Moreover, these materials are applied in the development of ultraviolet (UV) radiation photodetectors. One of the most common TCOs is ZnO [6,7]. whose advantages include its relatively low cost and nontoxicity. Nevertheless, the lower conductivity of zinc oxide compared with other TCOs requires additional methods to increase it. Doping with metals, for example, A1 [8], is often used, which increases the concentration of free charge carriers as well as the efficiency of the photo-detector. An alternative to doping is the inclusion of metal

nanoparticles in the film composition [')]. In the presence of nanoparticles, the Schottky effect and localized surface plasmon resonance (LSPR) can increase the concentration of free electrons, their lifetime, and carrier mobility [10], which also increases the efficiency of photodetection.

The modification of the film composition usually requires making changes to the material manufacturing process, such as additional doping operations or annealing in a furnace [l 1]. In most cases, this poses challenges during production with an already established technological process. Additionally, manufactured films may have defects that affect the quality of the final device. Laser irradiation serves as an additional tool for the rapid and highly efficient localized modification of film properties after their fabrication. It can affect both the TCO matrix [12] and the properties of the nanoparticles contained within it [13]. Depending on the parameters of laser irradiation, its effect can lead to either an improvement or a deterioration of the photovoltaic characteristics of the material.

1070-9762/23/040192-07 Journal © 2023 Optica Publishing Group

Research Article

VcJ.an h\> 4 • it'lil 2023 ! Jouât* w< Om.i,,' rue Ifolo^iv 183

The aim of this study was i mproving die photovoltaic characteristics of ZnO films with silver nanoparticles using laser irradiation to increase the efficiency of UV radiation photodetection.

2. methods and materials

ZnO films with silver nanoparticles having an average diameter of approximately 40—50 nm (ZnO:Ag) on a fused quartz substrate with a thickness of 1 mm were used as the samples. The samples were prepared by the sol-gel method and annealed in a furnace at a temperature of 600°C. The film thickness was 120 nm.

The elements of the setup used in the experiment are shown in Fig. 1. An LSR405CP-2W semiconductor laser (J) with a wavelength of k = 405 nm operating in continuous mode was used as die emission source. The emission was diaphragmed by a round hole (2), owing to which a round spot was formed. The emission was focused onto the sample surface (5) placed on a Thorlabs MTS50/M-Z8 movable three-coordinate table (4) using a 10x objective (3) with a focal length of / = 5 mm. Tracks that were 4 mm long were recorded on the surface at a scanning speed of V= 4 mm/s; the distance between adjacent tracks was 50 nm. The total modified area was 4x4 mm . The laser spot diameter was dn = 20 |i.m. The power densities of the laser emission were = 16 W/cm2, 20 W/cnr, 24 W/cm", 37 W/cm2,71 W/cm2,6300 W/cm2, and 20,200 W/cm2.

The emission power was measured using a UP19-H detector. The surface of the sample was examined using a Carl Zeiss Axio Imager optical microscope in the reflected and transmitted light modes. The surface morphology of the films was studied using a scanning electron microscope (SEM). The transmission T and reflection R of the films in the wavelength range from 400 to 800 nm were studied using an MSFU-K microscope-spectrophotometer. The chemical composition ofthe modified regions was studied through an energy dispersive detector (EDD) equipped with the SEM. The film resistivity was measured using a multimeter. To study the emerging photocurrent,

the sample was irradiated with laser emission at a wavelength of 343 nm.

3. heat source simulation

To elucidate the mechanism by which the structure and properties of films are altered through laser irradiation, an estimation was conducted on the size and shape of the heat source within the laser spot field, as well as the temperature gradient that facilitates the laser-induced modification ofthe film.

Numerical simulations were conducted using the Comsol software package and the finite element method to analyze the temperature fields generated during laser processing ofthe sample. The heat conduction equation, which considers a moving volumetric heat source along the x-axis, takes the following form:

31T 32 T d1T V'dT Wa ds

W(e, i], £) _

k a dt

(1)

Fig. 1. Experimental scheme oflaser film processing.

where f = x — Vt, >) ~ y. and tj = z are the coordinates in the moving coordinate system, the center of which coincides with the center of the laser emission spot; W(e, ?;, £) is the volumetric power density of the internal heat source caused by the absorption of laser emission by the material; k is the thermal conductivity of the material; a is the thermal diffu-sivity of the material; and V is the velocity of the laser source equal to 4 mm/s. Equation (1) was solved for a two-layer medium, including a ZnO:Ag film (thickness of 120 nm, ¿ = 5.45 W/raK, // = 1.9 x 10~6m2/s) and a substrate made of fused quartz (thickness of 1 mm, k = 0.96 W/mK, a = 5.9 x 10" m2/s). The volumetric power density of the internal heat source caused by the absorption of the laser emission by the material was calculated in the cylindrical region under the impact spot as W(z) = c//j„ exp(— n„z), where /(„ is the absorption coefficient of the material obtained from the experimental values of/!,„„. Heat dissipation from the heated region was achieved through conduction into die film and substrate. The model did not consider the dependences ofthe nanoparticle concentration and size, optical and thermophysical characteristics on the temperature, as well as the energy associated with phase transitions and heat sink to the surrounding environment. The results obtained are shown in Figs. 2 and 3.

At q up to 71 W/cm2, the maximum temperatures reached approximate values of 800°C. This allows us to draw a conclusion about the thermal mechanism oflaser action. At q greater than 6300 W/cm2, the maximum temperatures were several orders of magnitude higher than the evaporation temperature of a similar material (1400 'C) [14], which obviously did not correspond to the observed results. This discrepancy can be associated with a change in the thermophysical and optical constants during phase transitions and changes in the parameters ofthe nanoparticles during processing. The maximum temperature in the center of the spot was established after 0.3 s and then did not change [Fig. 2(b)]. It can also be observed that the heating intensity decreased rapidly with the distance from the center of the spot [Figs. 2(a) and 3].

16 W/cm2

24 W/cm-

Initial film

400 nm

400 nm

400 nm

6300 W/cm2

20.200 W/cm-

71 W/cm'

400 nm

400 nm

400 nm

Fig. 5. SEM images ofZnO:Ag film after processingatvarious power densities.

Research Article

VcJ. do Ku 4 < Aunl 2023 ! Jou/iiai 0/Ou^i f»e hrwiomv

(a)

10000 10 100 1000 10000 q, W/cm2 W/cm2

Fig. 8. Dependence oftheplasmon resonance peak parameters on the power density^. (a) Dependence of v4max on q. (b) dependence of A.mw on t]. Tile points are connected by lines for clarity.

3.5

3.0

S 25

o

a

2.0

a

1.5

CA

ai 10

K

0.5

0.0

■ ; / / -—■

« 1

& vi ■/I ;

10

100

1000

10000 q. W/cm2

Fig. 9. Dependence of resistivity on emission power density for ZnO:Ag film annealed at 600' C. The points are connected by lines for clarity.

Secondly, under laser irradiation, part of the Zn—O bonds could be broken and oxygen vacancies V„ and interstitial zinc ions Zn, could form [17]. These elements were free electron donors. Moreover, recrystallization of the ZnO structure could occur under the action of emission after reaching a sufficient temperature. Consequently, the crystallite size increased, and the number and thickness of the grain boundaries decreased, which increased theelectron mobility [ 14]. A further increase in resistivity with an increase in the power density was associated with the pores formed in the film.

The region of the ZnOAg film with the lowest resistance was chosen to study the photocurrent from the action of UV radiation. The ratio o f the photocurrent and dark cu rrent is one of the main parameters characterizing the efficiency of photodetectors. A pulsed laser with X = 343 nm, pulse duration of r = 224 fs, and pulse repetition rate of l' = 1 MHz was used to irradiate

the sample. The average emission power was P = 1.25 W, and the pulse energy was E — 1.25 nj. The impact occurred in a wide beam. The high-frequency mode of pulse generation was chosen so that the tested sections of the film acted as a detector of the average power of optical radiation. The dark current Ij of the sample was measured at the initial moment of time, in die absence of irradiation. The radiation was then turned on, and after 15 s, the value of the photocurrent lfi, was measured, followed by the laser turning off. Subsequendy, after 30 s, the measurement was repeated.

As a result of the measurements, it was observed that the values of the dark current and photocurrent for the initial film were 20 ± 2 nA and 95 =t 5 nA, respectively. For the modified region, it was observed that Ij = 38 ± 1 nA and Ifj, = 280 ± 2 nA. Thus, the Ij,j¡d ratio increased from 4.8 to 7.4 as a result of laser exposure.

5. CONCLUSION

In this study, continuous laser irradiation was employed to improve the photoelectric characteristics of thin ZnO films containing silver nanoparticles. It was demonstrated that the ratio of the photo- and dark currents increased after the irradiation of die sample with a UV laser. The modifications in the film properties were primarily attributed to the thermal effects induced by laser emission. Consequently, die surface morphology, spectral characteristics, and resistivity of the samples were altered, whereas the film composition experienced minimal changes. The findings from this study have the potential to enhance the efficiency ofUV radiation photodetectors.

Funding. Russian Science Foundation (19-79-10208).

REFERENCES

1. H. Hosono and K. Ueda, "Transparent conductive oxides," in

Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials, S. Kasap and R Capper, eds. (Berlin. 2017), pp. 1391-1404.

2. E. R. Rwenyagila, В. Agyei-Tuffour, К. M. G. Zebaze, О. Akin-Ojo, and W. O. Soboyejo, "Optical properties of ZnO/AI/ZnO multilayer films for large area transparent electrodes," J. Mater. Res. 29(24), 2912-2920(2014).

3. M. M. Islam, S. Ishizuka, A. Yamada, K. Matsubara, S. Niki, T. Sakurai, and K. Akimoto, "Thickness study of ALZnO film for application as a window layer in Cu(ln, _,Ga,)Se2 thin film solar cell," Appl. Surf. Sci. 257(9), 4026-4030 (2011).

4. H. Karimi-Maleh, B. G. Kumar, S. Rajendran, J. Oin, S. Vadivel, D. Durgalakshmi, F. Gracia, M. Soto-Moscoso, Y. Orooji, and F. Karimi, "Tuning of metal oxides photocatalytic performance using Ag nanoparticles integration," J. Mol. Liq. 314.113588(2011).

5. J. H. Castro-Chacon, C. Torres-Torres, A. V. Khomenko, M. A. Garcia-Zarate, M. Trejo-\feldez, H. Martinez-Gutierrez, and R. Torres-Martinez, "Encryption of nonlinear optical signals in ZnO:AI thin films by ultrashort laser pulses," J. Mod. Opt 64(6), 601-608 (2017).

6. K. Liu, M. Sakurai, and M. Aono, "ZnO-based ultraviolet photodetec-tors," Sensors 10(9), 8604-8634 (2010).

7. Q. Li. J. Huang, J. Meng, and Z. Li, "Enhanced performance of a self-powered ZnO photodetector by coupling LSPR-inspired pyro-phototronic effect and piezo-phototronic effect," Adv. Opt. Mater. 10(7), 2102468(2022).

8. S. Singh and S. H. Park, "Fabrication and characterization of Ai:ZnO based MSM ultraviolet photo-detectors," Superlattices Microstruct 86,412-417(2015).

9. N. P. Ktochko. K. S. Klepikova, I. V Khrypunova, V. R. Kopach, I, I. Tyukhov, S. I. Petrushenko. S. V. Dukarov, V. M. Sukhov, M. V. Kirichenko, and A. L. Khrypunova, "Solution-processed flexible broadband ZnO photodetector modified by Ag nanoparticles," Sol. Energy 232 1-11 (2022).

10. S.-K. Tzeng, M.-H. Hon, and l.-C. Leu, "Improving the performance of a zinc oxide nanowire ultraviolet photodetector by adding silver nanoparticles," J. Electrochem. Soc. 159(4), H440 (2012).

11. D. Kim and J. Y. Leem, "Crystallization of ZnO thin films via thermal dissipation annealing method for high-performance UV photodetector with ultrahigh response speed," Sci. Rep. 11(1), 382 (2021).

12. Q. Nian, M. Y. Zhang, B. D. Schwartz, and G. J. Cheng, "Ultraviolet laser crystallized ZnO:AI films on sapphire with high Hall mobility for simultaneous enhancement of conductivity and transparency," Appl. Phys. Lett 104(20), 201907 (2014).

13. N. Destouches, N. Crespo-Monteiro, G. Vitrant, Y. Lefkir,S. Reynaud, T. Epicier, Y. Liu. F. Vocanson, and F. Pigeon, "Self-organized growth of metallic nanoparticles in a thin film under homogeneous and continuous-wave light excitation," J. Mater. Cham. 2(31), 6256-6263 (2014).

14. M. Y. Zhang and G. J. Cheng, "Highly conductive and transparent alumina-doped ZnO films processed by direct pulsed laser recrys-tallization at room temperature," Appl. Phys. Lett. 99(5), 051904 (2011).

15. L. A. Sokura, E. V. Shirshneva-Vaschenko, D. A. Kirilenko, Z. G. Snezhnaia, P S. Shirshnev, and A. E. Romanov, "Electron-microscopy study of ordered silver nanoparticles synthesized in a ZnO:AI polycrystalline film," J. Phys.: Conf. Ser. 1410(1), 012170 (2019).

16. C. S. Hong. H. H. Park, and H. J. Chang, "Optical and electrical properties of ZnO thin film containing nano-sized Ag particles," J. Electroceram. 22(4), 353-356 (2009).

17. Y. Zhao and Y Jiang, "Effect of KrF excimer laser irradiation on the properties of ZnO thin films," J. Appl, Phys. 103(11), 114903(2008).

Vladislav R. Cresko—Research Engineer, ITMO University. I97101, St. Petelsburg, Russia; Scopus ID: 5721184841 ], http7teud.org/0000 0003-3 308-6034, [e-mail]

Lilia A. Sokura—Engineer, ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia; Scopus ID: 56662497100, http://orcid.oig/fl00il-0001-9725-59l2, [e-mail]

Aleksandra E. Pushkareva—Ph.D., Lead Engineer, ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia; Scopus ID: 12791000500, http://otcid.oig/ 0000-0003-0082-984X, alexandra.pushkarevaggmail.com

Maksim M. Sergeev—Ph.D., Docent, Senior Researcher, ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia; hrtp://orcid.otg/0000-<KKI3-2854-9954, [e-mail]

Arthur D. Dolgopolov—Engineer, ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia; http://orcid.org/0000-0002-954B-791X, [e-mail]

Viktoriia V. Smirnova—Senior Assistant, ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia; http;//oreitl.otg/0000-0002-0349-2286, smirnoval21 [e-mail]

Vera V. Bryuldianova—Engineer, Saint Petersburg State Univetsity, 199034, St. Petersburg, Russia; http://orcid.oig/00a0-0002-9862-l38'7, [e-mail]

l/ITMO

НАУМ НО-ТЕХНИЧЕСКИ И ВЕСТНИК ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, M ЕХАНИКИ И ОПТИКИ январь-Февраль 2025 Том 25 NM nttp://ntv.lfmo,ги/

SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL OF INFORMATION TECHNOLOGIES, MECHANICS AND OPTICS January-Feowary 2025 voi25Noi nttp://ntv,irmo.iu,/en/

ISSN 2226-1494 fpitnt) ISSN 2500-0373 (Online)

ШШЩОШШИИ, МИШИН ИКН

<Зог 10.1758&2226-1494-2025-25-1-9-22 УДК 538.975

Исследование влияния длины волны лазерного излучения на эффект днхрои зма в пленках ЪпО\ Владаслав Романович Гресько1—, Максим Михайлович Сергеев2, Артур Джура кул ович Долгополое3. Лилия Александровна С'окура4, Евгений Анатольевич Григорьев5

Университет ИТМО. Санкт-Петербург. 197101, Российская Федерапия

4 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе. Санкт-Петербург. 194021. Российская Федерация

5 Санкт-Петербургский государственный университет Сайга-Петербург. 199034. Российская Федерапия 1 ре8ко.97@шаИ.ги=. Ь«р8://ога4ог£'0000-0003-3308-б034

- шахш1.ш[e-mail]. Ы(р8:''/ога(1.ог^'0000-0003-2854-9954

3 [e-mail]. https:7orcid.oig/0000-0002-9548-791X

4 [e-mail], ЬЯр5:7огаа.ог£'0000-0001-9725-5912

5 grigorye^t_egelliy@шail.m. ЬПрэ: -огаАо^'ОООО-ОООЗ-Об14-6695

Аннотация

Введение. Пленки гпО^^ применяются в качестве фотопоглощаюших слоев в плазмонных фотодетекторах Применение лазерного излучения при изготовлении фотодетекторов позволяет управлять параметрами пика плазмонного резонанса и изменять диапазон спектральной чувствительности устройства. Известные исследования по лазерному воздействию на подобные фотопошошающие плевки с наночастнцами уделяют мало внимания эффекту дихроизма, возникающему в результате лазерного воздействия. При наличии дихроизма эффективность плазмонного фотодетектора зависит от поляризации детектируемого излучения. В работе исследован эффект дихроизма, возникающий в гпО^ пленках при воздействии фемтосекундного лазерного излучения с длинами волн вблизи плазмонного резонанса наночастип и вдали от него. Метод. Для получения эффекта дихроизма в пленках использовались лазерные импульсы с дтнной волны вблизи птазмоииого резонанса наночастип (515 ± 5 им) и вдали от него (1030 ± 5 им). Применены импульсы с линейной поляризацией длительностью 224 ± 15 фс и частотой следования 200 кГц. Спектры пропускания тинейно-поляризованнош света с областями пленок ZnO:Ag. модифицированным! лазерным излучением, получены с помощью микроскопа-спектрофотометра. Размер, концентрация, форма и расположение наночастип в аленках, морфология поверхности пленок оксида цинка (2иО) исследовались методами электронной микроскопии Основные результаты. Показано, что лазерное излучение с длиной волны вблизи птазмоииого резонанса наночастип с плотностью энергии в импульсе выше 43 ± 0.5 мДж см-. приводит к появлению в пленках эффекта дихроизма Возникновение этого эффекта связано с переориентацией наночастип. Лазерное воздействие приводит к переориентации исходного хаотичного расположения наночастиц в направление, параллельное вектору поляризации лазерного ипучения. Наибольшее значение величины линейного дихроизма достигается в области длин волн птазмонного резонанса 515 ± 5 им при плотности энергии излучения 66 г 0.5 мДж/см-, Дальнейшее увеличение плотности энергии приводит к уменьшению дихроизма за счет возвращения хаотической ориентации. Воздействие излучения с длиной волны вдали от плазмонного резонанса 1030 ± 5 нм с эквивалентными плотностями энерпш не приводит к переориентации наночастиц и. как следствие, изменение величины линейного дихроизма оказывается значительно ниже. Обсуждение. Согласно предложенной гипотезе отличия между результатами лазерного воздействия могут быть связаны с различными механизмами поглощения излучения в материале. Излучение с длиной волны 515 ± 5 нм поглощается наночастнцами. В случае линейной поляризации излучения происходит ионизация наночастиц и их переориентация параллельно вектору поляризации. На длине волны 1030 = 5 нм излучение поглощается матрицей ЙЮ. Это приводит к нагреву пленки, передаче тепла к наночаслицам. в результате процесс переориентации наночастиц параллельно вектору поляризации залрудняется. а эффект дихроизма проявляется значительно меньше. Результаты проведенного исследования могут быть использованы при проектировании н изготоалешш фотодетекторов за счет выявленной возможности смещать пик плазмонного резонанса наночастиц в фотопогдощающем слое фотодетектора. Управление эффектом дихроизма позволяел управлять диапазоном чувствительности детекторов.

©Гресько В Р. Сергеев ММ. Долгополов А.Д. Сокура Л А. Григорьев Е.А., 2025

Ключевые слова

фемтосекундные лазерные импульсы, дихроизм, золь-гель пленки, пленки оксида цинка, наночастицы серебра.

плазмонный резонанс, лазерная модификация

Благодарности

Исследования финансировались за счет гранта Российского научного фонда (проект № 24-29-00180). Исследование структуры методом СЭМ-пекгронной микроскопии было проведено в Центре нанотехнологий Научного парка Санкт-Петербургского государственного университета в рамках проекта № 118201839. Ссылка для цитирования: Гресько В.Р.. Сергеев М.М.. Долгополов А.Д.. Сокура Л.А.. Григорьев Е.А. Исследование влияния длины волны лазерного излучения на эффект дихроизма в пленках ZuO:Ag Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2025. Т. 25. № 1. С. 9-22. ¿01; 10.17586/2226-1494-2025-25-1-9-22

Study of the influence of laser wavelength on the dichroism effect in ZnO:Ag films Vladislav R. Gresko1- , Maksim M. Sergeev2, Arthur D. Dolgopolov3, Liliia A. Sokura4,

Evgeiiiy A. Grigoryev5

u.3.4 IXMO University, Saint Petersburg. 197101. Russian Federation

4 Ioffe Institute, Saint Petersburg. 194021, Russian Federation

5 St. Petersburg State University (SPbSU), Saint Petersburg, 199034, Russian Federation 1 [e-mail], https://orcid.org/0000-0003-3308-6034

: m&\im.m. [e-mail]. https: 'orcid.org'0000-0003-2854-9954

3 [e-mail]. https://orcid.org/0000-0002-9548-791X

4 [e-mail], https:7orcid.org/0000-0001 -9725-5912

5 [e-mail]. https://orcid.org/0000-0003-0614-6695

Abstract

ZuO:Ag films are used as photoabsorbing layers in plasmonic pkotodetectors. The use of laser radiation in the manufacture of pbotodetectors allows one to control the parameters of the plasmon resonance peak and change the range of spectral sensitivity of the device. Known studies on laser action on similar photoabsorbing films with nanoparticles pay little attention to the dichroism effect arising as a result of taser action, hi the presence of dichroism. the efficiency of a plasmonic photodetector depends on the polarization of the detected radiation. The aim of this work is to study the dichroism effect arising in ZnO:Ag films under the action of femtosecond laser radiation with wavelengths near the plasmon resonance of nanoparticles and far from it. To obtain the dichroism effect in the films, laser pulses with a wavelength near the plasmon resonance of nanoparticles (515 ± 5 iim) and far from it (10303: 5 nm) were used. Linearly polarized pulses of 224 = 15 fs duration and 200 kHz repetition rate were used Transmission spectra of lineally polarized light by areas of ZnO:Ag films modified by laser radiation were obtained using a spectrophotometer microscope. The size, concentration, shape and airangement of nanoparticles in the films, and the surface morphology of zinc oxide (ZnO) films were studied using election microscopy methods. It was shown that laser radiation with a wavelength near the plasmon resonance of nanoparticles with an energy density in a pulse higher than 43 - 0.5 mJ/cm- leads to the appearance of a dichroism effect in the films. The occurrence of this effect is associated with the reorientation of nanoparticles. Laser action leads to a reorientation of the initially chaotic arrangement ofnanoparticles in the direction parallel to the polarization vector of the laser radiation. The highest value of the lineal' dichroism is achieved in the region of plasmon resonance wavelengths of 515 = 5 nm at a radiation energy density of 66 ± 0.5 mJ/cm-. A further increase in the energy density leads to a decrease in dichroism due to the return of chaotic orientation. The effect of radiation with a waveieugth far from the plasmon resonance of 1030 ± 5 urn with equivalent energy densities does not lead to a reorientation of nanoparticles and. as a consequence, the change in the linear dichroism value is significantfy lower. According to the proposed hypothesis, the differences between the results of laser exposure are associated with different mechanisms of radiation absorption in the material. Radiation with a wavelength of 515 = 5 nm is absorbed by nanoparticles. hi the case of lineal polarization of radiation, ionization of nanoparticles and then reorientation parallel to the polarization vector occur. At a wavelength of 1030 ± 5 nm. radiation is absorbed by the ZnO matrix. This leads to heating of the film, heat transfer to the nanoparticles. as a result of which the process of reorientation of nanoparticles parallel to the polarization vector is complicated, and the dichroism effect is much less pronounced. The results of the study can be used in the design and manufacture of pbotodetectors due to the identified possibility of shifting the peak of plasmon resonance ofnanoparticles in the photoabsorbing layer of the photodetector. Control of the dichroism effect allows controlling the sensitivity range of detectors. Keywords

femtosecond laser pulses, dichroism. sol-gel films, zinc oxide films, silver nanoparticles. plasmon resonance, laser

modification

Acknowledgements

This work was funding supported by the Russian Science Foundation (24-29-00180).

The investigation of the structure by means of scanning electron microscopy was carried out at the IRC for Nanoteclmology of the Science Park of St. Petersburg State University within the framework of project No. 11S201839. For citation: Gresko VR. Sergeev M.M.. Dolgopolov AD.. Sokura LA.. Grigoryev E,A Study of the influence of laser wavelength on the dichroism effect in ZnO:Ag fifrns. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2025. vol. 25. no. 1. pp. 9-22 (in Russian), doi: 10.17586/2226-1494-2025-25-1-9-22

Введение

Полупроводниковые пленки оксида цинка (ZnO) с наночастицами (НЧ) благородных (Ag, Au, Си) и других металлов широко применяются в качестве фотопо-пющающих слоев в плазмонных фотодетекторах [1]. Наличие НЧ в фоточувствительных материалах влияет на рост поглощения в определенных диапазонах оптического спектра [2], а также способствует улучшению электронного транспорта в полупроводниках [3]. Лазерное воздействие на оптически прозрачные пленки с НЧ позволяет быстро и локально изменять как плаз-монные свойства НЧ. так и свойства самой матрицы, что является основой для коррекции фоточувств итель-ностн будущих детекторов [4]. Важным для успешной модификации структуры и свойств пленок с НЧ при лазерном воздействии является выбор длины волны излучения. Например, воздействие лазерным излучением с длинами волн 355 нм и 266 нм при плотности энергии выше 100 мДж/см-' приводит к значительному улучшению кристалличности пленок ZnO, так как эти длины волн находятся в области собственного поглощения материала. В то же время воздействие с длинами волн 532 нм и 1064 нм оказывает гораздо меньший эффект [5]. Наличие НЧ в полупроводниковой пленке, прозрачной в оптически видимом спектре, приводит к появлению пика поглощения в окне прозрачности матрицы пленки, что характерно для плазмонного резонанса НЧ. Лазерное воздействие с длиной волны, близкой к плазмонному резонансу НЧ, также способно оказывать значительное влияние на оптические и морфологические свойства подобных полупроводниковых пленок с металлическими НЧ [6, 7]. В этом случае поглощение излучения происходит непосредственно на НЧ, которые затем передают тепло в окружающую полупроводниковую матрицу. При этом влияние лазерного излучения на анизотропию свойств НЧ в полупроводниковых пленках практически не исследовалось. Известно, что лазерно-индуцированная анизотропия формы НЧ в стеклянной матрице является причиной возникновения дихроизма [8, 9]. Такой эффект присутствует в случае воздействия фемтосекундных лазерных импульсов на серебряные НЧ в силикатной матрице. Наличие дихроизма в светопоглощающем слое фотодетектора приводит к зависимости его оптических и электрических характеристик от ориентации вектора поляризации регистрируемого излучения. Такую особенность требуется учитывать в процессе изготовления фотодетекторов.

Таким образом, для эффективного использования лазерного излучения при создании фотодетекторов важной задачей является определение условий облучения. при которых возникает дихроизм. В работе [10] обнаружено, что дня возникновения дихроизма в ZnO пленках с НЧ серебра требовалось использование фемтосекундного лазерного излучения с длиной волны. близкой к пику плазмонного резонанса образца. В результате воздействия лазерными импульсами с линейной поляризацией излучения и плотностью энергии (31-131) ± 0.5 мДж/см- у пленок возннкад эффект дихроизма, который связан с появлением анизотропии

формы НЧ. Однако не исследовалось возникновение дихроизма при лазерном воздействии линенно-поляри-зованного излучения с длиной волны, расположенной вдали от пика плазмонного резонанса.

Целью настоящего исследования стало определение влияния длины волны фемтосекундных лазерных импульсов с линейной поляризацией излучения на эффект дихроизма в золь-гель пленках ZnO с НЧ серебра. Для воздействия на пленки использовалось излучение с длиной волны вдали (А.! = 1030 ± 5 нм) и вблизи (Xi = ± 5 нм) плазмонного резонанса НЧ Предположим, что длина волны излучения X, находится вблизи длины волны плазмонного резонанса лре,, при условии, что разность длин волн ДХ = |Х, - XjJ < FWHM/2, где FWHM (Full Width At Half Maximum) — ширина плазмонного пика на полувысоте.

Материалы и методы исследований

Лазерное воздействие на золь-гель пленки ZnO:Ag происходило на установке на базе волоконного фемтосекундного Yb-лазера ANTAUS-20W-20U (рис 1. а) вместе с генератором гармоник. Частота следования импульсов составляла 200 кГц, длина волны излучения основной гармоники (ОГ) — 1030 ± 5 нм. Длительность импульса равна 224 ± 15 фс по уровню 0.5 от максимальной интенсивности. Излучение с фемтосекунд-ной длительностью импульсов позволяло наиболее эффективно индуцировать процессы, приводящие к анизотропному изменению формы НЧ и к эффекту дихроизма. Это связано с высокой интенсивностью излучения, и малой тепловой диффузией в ходе воздействия [9]. С помощью асферической линзы с фокусным расстоянием/= 8 мм происходила фокусировка пучка на поверхность образца. Диаметр лазерного пучка по уровню 1/е в зоне воздействия определялся методом Лиу [11]. Перемещение образца вдоль оси оу (рис. 1, Ъ) осуществлялось при помощи трехкоординатного стола со скоростью сканирования v = 1 мм/с. Шотность энергии лазерных импульсов F на поверхности образца, варьировалась в диапазоне (18-307) ± 0,5 мДж'см- при воздействии излучения ОГ и (31-131) ± 0,5 мДж/см2 при воздействии излучения второй гармоники (ВГ). Дчя изучения влияния поляризации лазерного излучения, перед линзой устанавливалась фазовая полуволновая пластинка QJ2). Вращением Х/2 пластинки линейная поляризация излучения ориентировалась вдоль направления сканирования, когда угол между вектором поляризации и направлением сканирования составлял 0° (^-поляризация на рис. 1, Ъ), и поперек него — 90° (р-поляризация). В результате на пленках ZnO:Ag были записаны треки длиной 400 мкм с различной ориентацией линейной поляризации излучения относительно направления сканирования при разных значениях плотности энерпш лазерных импульсов и длинах волн излучения.

Образцы представляли собой золь-гельные пленки ZnO:Ag, изготовленные таким же способом, как и в работе [10]. В ходе экспериментов использовались два одинаковых образца ZnO:Ag. На каждом из образцов были записаны по три серии треков. Первая серия была

возникающий в модифицированных областях. При плотности энергии фемтосекундных импульсов выше 74 ± 0,5 мДж/'см2 для центральной части модифицированных областей характерно исчезновение эффекта дихроизма. Это выражалось в отсутствии изменения /B'7r при повороте треков. В случае воздействия излучения ОГ (рис. 2, с, d) значения плотности энергии находились в диапазоне (18-307) ± 0,5 мДж'см2. При плотности энергии, меньше указанного диапазона, формирование треков не наблюдалось, превышение максимального значения в этом диапазоне приводило к абляции материала пленки. При исследовании записанных структур в поляризованном свете получено, что /B /R при повороте образца изменялось незначительно. Например, для трека, записанного при F = 52 ±0,5 мДж'см-, /B'/R менялось с 0,219 до 0.194, что указывало на значительно меньший эффект дихроизма при воздействии излучения ОГ.

Для анализа спектральных характеристик были измерены спектры пропускания 7"(л) линейно-поляризованного света, проходящего через образец На основании измеренных спектров были рассчитаны значения оптической плотности (Optical Density, OD) (OD(k) = lg(l/T(/,)). На рис. 3 приведены спектры OD областей, записанных при помощи излучения с длиной волны 515 ±5 им при значениях плотности энергии (31-131) ± 0.5 мДж см-. Видно, что в результате лазерного воздействия происходило смещение пика плазмонного резонанса и изменение его интенсивности. Спектральное положение этих пиков зависело, в том числе от ориентащш вектора поляризации проходящего света при измерении пропускания. Максимум OD у исходной пленки составит 0,35.

В случае, если направление поляризации лазерного излучения и излучения в спектрофотометре совпадали (рис. 3, a, d). то увеличение плотности энергии до 49 ± 0,5 мДж/см: при /»-поляризации и 56 ± 0,5 мДж/'см2 при s-поляризацин приводило к росту OD до 0.5. Дальнейшее увеличение плотности энергии привело к уменьшению OD до 0.15-0,2 и постепенному исчезновению пика. Если направление поляризации было перпендикулярным (рис. 3, с, d), то интенсивность пика уменьшалась до 0,15-0,20. Также видно (рис. 3. a, d), что при одинаковых значениях плотности энергии, но различных поляризациях лазерного излучения отличалась интенсивность пиков плазмонного резонанса. Например, при F = 56 ± 0,5 мДж/см- значения OD на рис. 3. a, d, составляли 0,45 и 0,53.

На основе измеренных спектров было проанализировано изменение длины волны плазмонного резонанса ЛрН после воздействия излучения с различными плотностями энергии импульсов. В случае, когда направления поляризации лазерного излучения и света в спектрофотометре совпадали (красная кривая на рис. 3, е, и черная кривая на рис. 3,/), пик плазмонного резонанса перемещался в длинноволновую область спектра. Если в исходной пленке пик находился вблизи 600 нм, то после воздействия излучения ВГ с F = 66 ± 0,5 мДж'см-для s- и ^-поляризацией пик смещался до 700 нм и 660 нм соответственно. Дальнейшее увеличение плотности энергии приводило к смещению пика обратно к

600 нм. Если вектор поляризации лазерного излучения и вектор поляризации света в спектрофотометре были перпендикулярны (черная кривая на рис. 3, е и черная кривая на рис. 3,/), то пик перемещался в коротковолновую область спектра (до 450 нм).

Таким образом видно, что интенсивность и положение пика плазмонного резонанса отшиались при различ-ныхполяризацнях излучения. Причина данного различия в том, что воздействие на пленки происходило в режиме сканирования. В таком случае при различных взаимных ориентациях направления сканирования и поляризации излучения в зоне воздействия устанавливались различные градиенты температур, что приводило к различному изменению спектральных характеристик [14].

На основании спектров OD для каждой из поляризаций лазерного излучения были рассчитаны значения линейного дихроизма (Linear Dichroism. LD) LD = ODw-OD0o, где ОЛ90. — значения OD при угле р = 90° и ODg», значения OD при угле (3 = 0°. Аналогично были измерены спектры OD треков после воздействия излучения ОГ и рассчитан LD (рис. 4).

По полученным спектральным кривым были определены значения LD на дшшах волн 500 нм (LDiw) и 700 нм (LD100). В случае воздействия излучения ВГ (рис. 4. я, Ъ) с F = 66 ± 0,5 мДж см- значения LD были следующими: LD500 = 0.12 и LD700 = -0,25 при s -поляризации и 1£>5оо = -0,12 и LD700 = 0,25 при ^-поляризации. Дальнейший рост плотности энергии приводил к уменьшению LD. форма кривой LD(k) приближалась к форме кривой для исходного образца, т. е. эффект дихроизма пропадал. В случае воздействия излучения с длиной волны 1030 ± 5 нм с s-поляризацней и плотностью энергии F = 69 ± 0,5 мДж/см- значения LD составляли LD500 = 0,05 и LDltXt = 0,02 (рис. 4. с). Рост плотности энергии до F= 188 ± 0,5 мДж/см- приводил к росту Ш до LDr,m = 0.08 и LDт = 0.05. Таким образом видно, что величина LD в пленке ZiiO: Ag при использовании излучения с длиной волны вдали от положения пика плазмонного резонанса НЧ была ниже, чем при использовании излучения с длиной волны вблизи его положения.

Электронная микроскопия. При помощи СЭМ-изображеннй (рис. 5. а) были исследованы параметры серебряных НЧ в пленке, такие как размеры большой и малой осей частиц da и db, их концентрация и угол ориентации av, а также изменение морфологии матрицы ZnO. Угол av соответствовал углу между большой осью и осью от. направление которой совпадало с направлением р-поляризации на рис. 1, Ь. Исходная пленка имела поли кристаллическую структуру. НЧ находились внутри нее (рис. 5. Ь). Размеры осей НЧ в исходной пленке составляли da = 41 ± 5 нм н db = 37 ± 5 нм (рис. 5, /,/). При этом в распределили! присутствовало около 15 % НЧ с размером da больше 60 нм (рис. 5, /). Такие НЧ имели ярко выраженную эллипсоидную форму. Повышение плотности энергии до 74 ± 0,5 мДж'см2 существенно не изменяло морфологию пленки (рис. 5, d). Начиная с плотности энергии выше 74 ± 0,5 мДж/см- происходил выход НЧ на поверхность пленки (рис. 5, с). Аналогичный эффект наблюдался после отжига в печи при 650 °С и был

100 нм

излучения с высокой плотностью энергии импульсов пленка начинала передавать тепло НЧ [6]. Подобная переориентация НЧ наблюдалась и при 5-поляризации лазерного излучения. Начиная с Р = 43 ± 0,5 мДж/см2 росла доля НЧ, ориентированных под углом 90°, что приводило к увеличению отношения до 4 (рис. 6,/). Этот процесс продолжался до Р = 56 ± 0,5 мДж/см2 (рис. 6, (Г), после чего отношение также умень-

а

шалось до 1. Как в режиме р-поляризации, так и в режиме ^-поляризации фемтосекундного излучения ориентация НЧ происходила вдоль вектора поляризации лазерного излучения.

На основании представленных данных можно заключить, что изменение спектральных характеристик на рис. 4 было связано с изменением доли НЧ, ориентированных параллельно вектору поляризации ла-

ь

Рис. 7. СЭМ-изображения пленки ZnO:Ag модифицированной излучением с длинои волны 1030 нм с плотностями энергии

18 ± 0.5 мДж/см- (я); 69 ± 0.5 мДж см- (Ь): 137 ± 0.5 мДж см- (с); 307 ± 0,5 мДж см- (d). Измерение состава методом EDX (в)

Fig. 7. SEM images of ZnO:Ag film modified with 1030 nrn radiation: 18 ± 0.5 mj/cm2 (a). 69 ± 0.5 mJ/cm- (b).

137 ± 0.5 mJ/cm2 (c). 307 ± 0.5 nil/cm2 (d). Composition measurement was done by EDX method (e)

чс-рного излучения. При этом больший вклад должны были вносить эллипсоидные НЧ, присутствующее в распределении изначально. В исходной пленке, а также при низкой плотности энергии (до 43—49 мДж/см2) эллипсоидные НЧ ориентированы хаотично. В этом случае отсутствовал 1-П. и пик плазмонного резонанса находился вблизи 600 нм. Увеличение плотности энер-пш лазерного излучения приводило к ориентации части эллипсоидных НЧ параллельно вектору поляризации лазерного излучения. За счет этого расстояние между №1 уменьшалось в одном направлении и увеличивалось в другом. При измерешш спектров пропускания .линейно-поляризованного излучения, если вектор поляризации света в спектрофотометре, был ориентирован параллельно вектору поляризации лазерного излучения, то расстояние между НЧ в этом направлении было меньшим. Между НЧ с большей вероятностью могли возникать коллективные плазмонные эффекты [18]. За счет этого происходило смещение пика плазмонного резонанса в длинноволновую область спектра и увеличение значения ОБ (рис. 3). При значениях плотности энерпш выше 66 ± 0.5 мДж/см2 ориентация НЧ нарушалась вследствие их частичного разрушения и агрегации в более крупные. Из-за этого пик плазмонного резонанса смещался в область меньших длин волн, а его интенсивность уменьшалась. СЭМ-изображення пленки, модифицированной излучением ОГ представлены на рис. 7. Выход НЧ на поверхность начинался уже при 18 ± 0,5 мДж'см2. при этом число НЧ на поверхности росло с увеличением плотности энерпш. При плотности энерпш выше 69 ± 0,5 мДж/см-(рнс. 7. Ь) происходило формирование протяженных структур, перпендикулярных направлению поляризации. Их длина росла с увеличением плотности энерпш. После значения .Р = 13 7 ± 0,5 мДж'см2 (рис. 7. с) в центре трека начиналась абляция пленки, ширина аблиро-ванного участка росла вплоть до Р = 307 ± 0,5 мДж/см2. ЕОХ измерения области, модифицированной с максимальной плотностью энерпш. показали значительное уменьшение концентрации Zn в пределах трека (рис. 7, (Г). Анализ угла ориентации №1 показал, что в отличие от случая воздействия излучения ВГ. №1 продолжали сохранять хаотическую ориенташпо и после лазерного воздействия (рис. 7. е). Предположительно, это связано с различием в механизмах поглощения лазерного излучения.

В случае воздействия излучения ВГ поглоща-тельная способность пленки ZuO:Ag составляла ."^5l5(ZuO:Ag) = 0,54, а пленки ZnO без НЧ на длине волны ВГ—Лл^иО) = 0,07. Из этого можно сделать вывод, что лазерное излучение поглощалось преимущественно НЧ серебра. Под действием фемтосекуд-ных лазерных импульсов с плотностью энергии выше 43 ± 0,5 мДж/см- происходила эмиссия электронов из НЧ [19]. Предположительно, эти электроны реком-биннровали с ионами серебра в окружении НЧ. Если расстояние от НЧ до области рекомбинации было не велико, то новые атомы серебра диффундировали обратно к НЧ. Поскольку эти процессы индуцировались под действием линейно-поляризованного лазерного излучения, то наиболее активно они происходили в

направлении, параллельном вектору поляризации. За счет этого осуществлялась переориентация НЧ. и наблюдался эффект дихроизма. Можно утверждать, что при плотности энерпш выше 66 ± 0,5 мДж/см2 электроны из НЧ удалялись на более значительное расстояние чем при значениях плотности энерпш в диапазоне 43-66 мДж/см2. Атомы серебра уже были не способны диффундировать к исходной НЧ Однако, при на.личш! в окружении достаточно крупных частиц, компоненты разрушенной НЧ могли участвовать в процессе объединения, что и наблюдалось при шютности энерпш выше 66 ± 0,5 МДЖ'СМ- (рис. 5, е).

В случае лазерного воздействия излучением ОГ потлощательная способность пленки ZnO:Ag составляла .•^]0з0(ZnO:Ag) = 0.14. что было незначительно выше для пленки ¿пО без НЧ: Л1030(гаО) = 0.06. Отметим, что в таком случае доля лазерного излучения. поглощенная на №1 и доля лазерного излучения, поглощенная на матрице гпО, были соизмеримы. НЧ потощала излучение, и в ней начинали происходить процессы, описанные для случая воздействия излучения ВГ. За счет низкого поглощения интенсивность этих процессов была не велика. В то же время под действием излучения нагревалась матрица 2иО, и часть тепла за счет теплопроводности передавалась из матрицы к НЧ. При этом тепло передавалось к НЧ со всех сторон, т. е. этот процесс не имел выраженного направления Эти тепловые процессы в матрице препятствовали переориентации НЧ и появлению эффекта дихроизма.

Заключение

В ходе проведенного исследования установлено, что фемтосекундное лазерное воздействие на пленки ZnO с наночастнцами серебра может вызывать значительные изменения их структуры и оптических свойств, приводящие к возникновению эффекта дихроизма. Воздействие на длине волны вблизи плазмонного резонанса наночастиц (к= 515 ± 5 нм) оказалось наиболее эффективным для создания эффекта дихроизма. При воздействии излучения с плотностью энерпш 66 ± 0,5 мДж/см2 величина линейного дихроизма на длине волны 700 нм составляла -0.25 и 0,25 при 5- и р-поляризациях лазерного излучения соответственно. Появление эффекта дихроизма связывалось с переориентацией наночастиц в поле лазерного излучения. В исходной пленке наночастицы были ориентированы хаотично, но с увеличением платности энерпш до 66 мДж/см2 росла доля частиц, ориентированных параллельно поляризации лазерного излучения. Воздействие с длиной волны вдали от длины волны плазмонного резонанса наночастиц (X = 1030 ± 5 нм) оказало значительно меньшее влияние на анизотропию формы наночастиц и изменение оптических характеристик пленок ZnO:Ag, даже при более широком диапазоне плотностей энерпш (18-307) ±0,5 мДж/см2. Максимум в спектрах линейного дихроизма при таком воздействии находился вблизи 500 нм, величина линейного дихроизма составляла 0.05 при 69 ± 0.5 мДж/см2. Наночастицы при этом все так же имели хаотическую

ориентацию. Лазерное воздействие с режимами, которые были определены в данной работе, позволяет управлять положением пика плазмонного резонанса наночастиц в фотопоглощающем слое фотодетектора.

а также создавать на этом слое области с эффектом дихроизма. За счет этого расширяются возможности по модификации диапазона спектральной чувствительности устройства.

Литература

I Klochko NP. Klepikova K.S . Khrypunova IV. Kopach VR Tyukhov II . Petruslienko, S.I. Dukarov S.V. Sukliov Y.M . Kiriclieiiko M.V., Khrypunova A L. Solution-processed flexible broadband ZnO pliotodetector modified by Ag uanoparticles Solar Energy. 2022. V. 232 P. 1-11. https //doi org/10.1016/j solener 2021 12 051

2. Tang H., Chen С J., Hnang Z Bright J, Meng G., Liu RS., Wu N. Plasmonic hot electrons for sensing, pliotodetection. and solar energy applications A perspective // The Journal of Chemical Physics. 2020

V 152 N 22. https //doi.org/l0 1063/5.0005334

3. Alharbi A.M., Ahmed N.M.. Rahman A.A., Azman N.Z.N.. Algburi S.. Wadi LA., Bmzowaimil A.M.. Aldaghri O., IbnaoufKH. Development of ZnO and Si semiconductor-based ultraviolet photodetectors enhanced by laser-ablated silver uanoparticles Photonics andNanostructures-Fundamentals and Applications 2024.

V 58. P 101228. https ' doi org lO.lO 16/j photonics.2024.101228

4 Koleva M E., Nedyalkov N.N , Nikov Ru , Nikov Ro., Atanasova G. Karashanova D . Nuzhdin V.I .. Valeev VF., Rogov A M Stepauov A.L. Fabrication of Ag ZnO nano structures for SERS applications //Applied Surfece Science. 2020. V. 508. P. 145227. https: vdoi org^'10.1016 j.apsusc 2019.145227

5 Jam SMedlin W, Uprety S., Isaacs-Smith T, Olsson T. Davis J., Burrows S. Chumley S . Park M.T Lament G.M. Nanosecond-laser annealing of zinc oxide thin-films: The effect of the laser wavelength and fluence Thm Solid Films. 2024. V 791. P. 140236 https //doi. org/10 1016/j.tsf2024.140236

6 Yarlamov P.Y, Sergeev MM . Zakoldaev RA. Grigoryev E.A. Femtosecond wavelength influence on TiOt Ag film spectral changes: Comparative study Materials Letters 2022. V. 323. P 132605 https> doi.org/10.1016/j.matiet 2022.132605

7 Andreeva Y.. Shanna N, Rudenko A . Mikliailova J., Sergeev M . Yeiko V.P., Yocanson F.. Lefkn Y., Destouches N.. Itina Т.Е. Insights into ultrashort laser-driven Au TiO-» nanocomposite formation // Hie Joimial of Physical Chemists С 2020 V 124 N 18. P. 10209-10219 https://doi org' 10 1021/acs jpcc 0c01092

8. Miranda M.H.G., Falcao-Filho E.L . Rodrigues Jr. J.J., de Araiijo С' В . Acioli L.H. Ultrafast hght-mduced dicliroism in silver uanoparticles // Physical Review В 2004 Y 70 N 16. P 161401 https://doi.org''10 1103/PhysRevB.70 161401

9. Stalmashonak A., Seifert G.. Graener H Spectral range extension of laser-mduced dichroism in composite glass with silver uanoparticles // Journal of Optics A Pure and Applied Optics. 2009 V 11 N 6 P 065001. https://doi.org'10 1 OSS'1464-4258/11/6/065001

10 Гресько B P. Сергеев M M , Смирнова В В Долгополов А Д . Сокура Л.А., Косгюк ГК . Григорьев Е.А. Фемтосекундная лазерная модификация золь-гель пленок ZnO Ag с проявлением дихроизма // Научно-технический вестник информационных технологий механики и оптики 2024 T 24 № 3. С. 3S4-39S. https://doi.org/10.17586/22 26-1494-2024-24-3-384-3 9S