Study of the Influence of Ion-Beam Etching on the Surface Roughness of Single-Crystal Sapphire

M. S. Mikhailenko; Михайленко М. С.; A. E. Pestov; Пестов А. Е.; M. V. Zorina; Зорина М. В.; A. K. Chernyshev; Чернышев А. К.; N. I. Chkhalo; Чхало Н. И.; I. E. Shevchuk; Шевчук И. Э.

doi:10.31857/S1028096023120154

Исследование влияния травления ионными пучками на шероховатость поверхности монокристаллического сапфира

Авторы: Михайленко М.С.¹, Пестов А.Е.¹, Зорина М.В.¹, Чернышев А.К.¹, Чхало Н.И.¹, Шевчук И.Э.¹
Учреждения:
1. Институт физики микроструктур РАН
Выпуск: № 12 (2023)
Страницы: 25-30
Раздел: Статьи
URL: https://cijournal.ru/1028-0960/article/view/664697
DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023120154
EDN: https://elibrary.ru/BDOLQV
ID: 664697

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Для повышения средней и пиковой мощности современных лазерных систем появилась необходимость в новых материалах или возможностях модификации имеющихся для создания композитов на их основе. Такие композитные материалы с применением оптических материалов с высокой теплопроводностью могут послужить для отведения тепла от активной среды. Такую же задачу должны решать подложки рентгенооптических элементов, работающих под мощными пучками синхротронного излучения. Одним из перспективных материалов для этих целей выступает монокристаллический сапфир, так как обладает достаточно высокой теплопроводностью (~23–25 Вт/(м · К) при 323 К) и низким температурным коэффициентом линейного расширения (~10^–6 К^–1 при Т = 323 К). В настоящей работе изучено влияние энергии и углов падения ионов аргона на поверхность образца на поверхностную шероховатость a-среза $(11 \bar{2} 0)$ монокристаллического сапфира. В ходе работы был продемонстрирован эффект сглаживания шероховатости поверхности на 30% относительно исходного значения в диапазоне пространственных частот 0.049–63 мкм^–1. Также показана возможность ионной обработки образцов, в частности, при углах падения ионов ±40° на поверхность образца значение ее эффективной шероховатости не сильно изменяется, что позволяет проводить локальную коррекцию ошибок формы объекта, не приводя к значительным изменениям качества поверхности.

Ключевые слова

монокристаллический сапфир, ионное травление, шероховатость поверхности, физическое распыление.

Список литературы

Furuse H., Koike Y., Yasuhara R. // Opt. Lett. 2018. V. 43. Iss. 13. P. 3065. https://doi.org/10.1364/OL.43.003065
Boley C.D., Rubenchik A.M. // Appl. Opt. 2013. V. 52. Iss. 14. P. 3329. https://doi.org/10.1364/AO.52.003329
De Zanet A., Casalegno V., Salvo M. // Ceram. Int. 2021. V. 47. Iss. 6. P. 7307. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.11.146
Morán-Ruiz A., Vidal K., Larranaga A., Montero R., Arriortua M.I. // Int. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. Iss. 38. P. 17053. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.07.122
Freitas A.Z., Freschi L.R., Samad R.E., Zezell D.M., Gouw-Soares S.C., Vieira N.D., Jr. // Laser Phys. Lett. 2010. V. 7. P. 236. https://doi.org/10.1002/lapl.200910133
Soares L.E.S., Martin A.A., Pinheiro A.L.B. Degree of conversion in dental resins polymerized by Argon laser, halogen lamp and LED: a Raman study // Lasers in Dentistry IX. 2003, San Jose, CA, US. V. 4950. P. 229. https://doi.org/10.1117/12.476445
Kuznetsov I., Pestov A., Mukhin I., Volkov M., Zorina M., Chkhalo N., Palashov O. // Opt. Lett. 2020. V. 45. Iss. 2. P. 387. https://doi.org/10.1364/OL.384898
Mikhailenko M.S., Zorina M.V., Kuznetsov I.I., Palashov O.V., Pestov A.E., Chkhalo N.I. // Technical Physics. 2020. V. 65. № 11. P. 1828. https://doi.org/10.1134/S1063784220110286
Mikhailenko M.S., Pestov A.E., Chkhalo N.I., Zorina M.V., Chernyshev A.K., Salashchenko N.N., Kuznetsov I.I. // Appl. Opt. 2022. V. 61. Iss. 10. P. 2825. https://doi.org/10.1364/AO.455096
Mikhailenko M.S., Chkhalo N.I., Churin S.A., Pestov M.A.E., Polkovnikov V.N., Salashchenko N.N., Zorina M.V. // Appl. Opt. 2016. V. 55. Iss. 6. P. 1249. https://doi.org/10.1364/AO.55.001249
Chkhalo N.I., Churin S.A., Pestov A.E., Salashchenko N.N., Vainer Yu.A., Zorina M.V. // Opt. Express. 2014. V. 22. Iss. 17. P. 20094. https://doi.org/10.1364/OE.22.020094
Onderdelinden D. // Appl. Phys. Lett. 1966. V. 8. № 8. P. 189. https://doi.org/10.1063/1.1754548
Lehmann Ch., Sigmund P. // J. Phys. Status Solidi B. 1966. V. 16. Iss. 2. P. 507.
Chkhalo N.I., Kaskov I.A., Malyshev I.V., Mikhaylenko M.S., Pestov A.E., Polkovnikov V.N., Salashchenko N.N., Toropov M.N., Zabrodin I.G. // Precision Engineering. 2017. V. 48. P. 338. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2017.01.004
Chkhalo N.I., Salashchenko N.N., Zorina M.V. // Rev. Sci. Instrum. 2015. V. 86. Iss. 1. P. 016102. https://doi.org/10.1063/1.4905336
Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2010. V. 268. Iss. 11–12. P. 1818. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091
Wei Q., Li K.-D., Lian J., Wang L. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. № 17. P. 172002. https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/17/172002
Sigmund P. // Phys. Rev. 1969. V. 187. P. 383. https://doi.org/10.1103/PhysRev.184.383
Bradley R.M., Harper J.M.E. // J. Vacuum Sci. Technol. A. 1988. V. 6. Iss. 4. P. 2390. https://doi.org/10.1116/1.575561