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Deep-subwavelength single grooves prepared by femtosecond laser direct writing on Si

Chinese Physics B 2024年第8期33卷 108-115页

作者：叶瑞熙黄敏 State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies School of PhysicsSun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275China

It is well known that femtosecond laser pulses can easily spontaneously induce deep-subwavelength periodic surface structures on transparent dielectrics but not on non-transparent ***,in this study,we demonstrate that using high-numerical-aperture 800 nm femtosecond laser direct writing with controlled pulse energy and scanning speed in the near-damage-threshold regime,polarization-dependent deep-subwavelength single grooves with linewidths of~180 nm can be controllably prepared on ***,the single-groove linewidth increases slightly with increase in the pulse energy and decrease in the scanning speed,whereas the single-groove depth significantly increases from~300 nm to~600 nm with decrease in the scanning speed,or even to over 1μm with multi-processing,indicating the characteristics of transverse clamping and longitudinal growth of such deep-subwavelength single *** dispersive spectroscopy composition analysis of the near-groove region confirms that single-groove formation tends to be an ultrafast,non-thermal ablation process,and the oxidized deposits near the grooves are easy to clean ***,the results,showing both the strong dependence of groove orientation on laser polarization and the occurrence of double-groove structures due to the interference of pre-formed orthogonal grooves,indicate that the extraordinary field enhancement of strong polarization sensitivity in the deep-subwavelength groove plays an important role in single-groove growth with high stability and collimation.

关键词： femtosecond-laser direct writing of Si deep-subwavelength single grooves polarization dependence high numerical aperture ultrafast non-thermal ablation

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