| Περίληψη |
Τα τελευταία χρόνια οι μίκρο-και νάνοτεχνολογία έχει αναδειχθεί ως υψηλής σημασίας πεδίο μελέτης για τις κοινωνίες και το σύγχρονο τρόπο ζωής. Η αλληλεπίδραση στενών παλμών λέιζερ με επιφάνειες διαφόρων τύπων υλικών όπως μέταλλα, ημιαγωγοί και διηλεκτρικά είναι σημαντικό θέμα έρευνας τις τελευταίες δεκαετίες, καθώς βρίσκουν εφαρμογές σε μία πληθώρα επιστημονικών πεδίων όπως η μικροηλεκτρονική, η βιο-ιατρική, οι επικοινωνίες και άλλα.
Πιο συγκεκριμένα, πάρα πολλές μικροηλεκτρονικές συσκευές, αποτελούνται από multi¬layer films, συνδυάζοντας διάφορους τύπους υλικών, εκμεταλλευόμενες τις διαφορετικές οπτικές/μηχανικές και θερμικές ιδιότητες τους. Κάποια παραδείγματα είναι η επαφή μετάλλου-ημιαγωγού, η τεχνολογία MOS ή μηχανολογικές εφαρμογές όπως cold/hot mirrors.
Επί προσθέτως, η επεξεργασία των δομών που σχηματίζονται επάνω στις επιφάνειες είναι επίσης ένα πεδίο ευρείας επιστημονικής μελέτης καθώς γεννιούνται μέσω αυτών πάρα πολλές εφαρμογές. (Παράδειγμα αποτελούν τόσο οι βιομιμητικές επιφάνειες όπως τα φύλλα λωτού όσο και δομές εφαρμόσιμες στην βιο-ιατρική, για ανάπλαση ιστών)
Αυτός ο τεράστιος αριθμός εφαρμογών πηγάζει από το γεγονός ότι η αλληλεπίδραση ύλης-φωτός και τα παράγωγά της εξαρτώνται από μια πληθώρα παραμέτρων που είναι συνυφασμένες είτε με τα χαρακτηριστικά του λέιζερ (μήκος κύματος χρησιμοποιούμενης ακτινοβολίας, διάρκεια παλμού) είτε με τις ιδιότητες του ακτινοβολούμενου υλικού.
Οι δυνατοί συνδυασμοί είναι ικανοί να καλύψουν κάθε ανάγκη, και κάθε νέα ιδέα αλλά ταυτόχρονα είναι και αρκετές φορές χαοτικοί και δύσκολοι στον χειρισμό τους. Για να αντιμετωπιστεί αυτό το πρόβλημα, έχουμε αναπτύξει στην παρούσα εργασία μια σειρά θεωρητικών μοντέλων προς κατανόηση των βασικών φυσικών διεργασιών που προκύπτουν μετά την ακτινοβόληση ενός υλικού με στενούς παλμούς λέιζερ.
Τα θεωρητικά μοντέλα που παρουσιάζονται στην εργασία αυτή, συνδυάζουν το Two temperature model και τις εξισώσεις κίνησης του Boltzmann για να περιγράψουν την απορρόφηση της ενέργειας, τη διέγερση των ηλεκτρονίων σε ανώτερες ενεργειακές καταστάσεις και την ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ ηλεκτρονίων και πλέγματος. Τις εξισώσεις Navier-Stokes για να καλύψουν ζητήματα υδροδυναμικής και εξισώσεις θερμο-ελαστικότητας για να περιγράψουν τη διαμόρφωση μιας επιφάνειας που ακτινοβολείται με υπερ-βραχείς παλμούς λέιζερ. Στην εργασία αυτή περιέχεται επίσης μια μαθηματική ανάλυση και εισαγωγή στις Partial Differential Equations για να βοηθήσουν τον αναγνώστη να επαναλάβει τη δουλειά ή να τη συνεχίσει προς όποια κατεύθυνση θελήσει.
|
Interaction of ultra-short laser pulses with solid surfaces and double-layers
