Distance de déplacement de la mise au point par impulsion en fonction de la conductivité électrique et du diamètre de la modification interne du diamant induite par le laser picoseconde

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 17371 (2022) Citer cet article

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Des modifications internes et locales via un éclairage laser pulsé ultracourt au diamant sont prometteuses pour la fabrication de dispositifs électroniques en diamant. La relation entre le diamètre/conductivité électrique des régions modifiées et la distribution de la fluence laser a été étudiée. L'éclairage laser picoseconde sans balayage du foyer laser a fabriqué de courtes régions modifiées dans le diamant. En conséquence, la distribution de fluence laser calculée correspond à la distribution des régions modifiées. Des régions modifiées en forme de fil ont été fabriquées par éclairage laser avec balayage du foyer laser, et le diamètre et la conductivité électrique correspondants ont été étudiés en contrôlant la distance de mouvement du foyer laser par impulsion (Vf). Les régions modifiées fabriquées avec des Vf variables ont été divisées en trois catégories en fonction de la tendance de la relation entre le diamètre et la conductivité électrique. Les diamètres des régions modifiées étaient constants aux valeurs maximales lorsque Vf était suffisamment petit, diminuaient avec l'augmentation de Vf et atteignaient un minimum lorsque Vf était suffisamment grand. Les régions modifiées sont devenues plus conductrices d'électricité avec l'augmentation de Vf, même lorsque l'énergie déposée par unité de longueur a diminué. De plus, la conductivité électrique diminuait significativement lorsque le diamètre devenait constant à la valeur minimale. Enfin, la relation entre le diamètre/conductivité électrique des régions modifiées et la distribution de fluence laser a été élucidée.

Les diamants possèdent des propriétés supérieures pour une utilisation dans de nombreuses applications, telles que les grains abrasifs et les outils de coupe (utilisant la dureté des diamants)1, ainsi que dans les dispositifs d'information quantique comme capteurs de spin électronique (utilisant le centre de vide d'azote créé à l'intérieur d'un diamant)2. En raison de leurs conductivités thermiques et de leurs résistances diélectriques élevées, les diamants devraient être utilisés comme semi-conducteurs dans des dispositifs à haute puissance. De nombreuses études ont été menées sur les semi-conducteurs de diamant, y compris le développement d'une méthode de synthèse de diamant à grande échelle basée sur le dépôt chimique en phase vapeur3,4,5.

Il a été rapporté que l'utilisation d'un laser focalisé à impulsions ultracourtes peut modifier localement l'intérieur d'un diamant via l'absorption multiphotonique6,7. Cette région modifiée se développe vers la source laser, et une région modifiée en forme de fil est ensuite formée via un balayage à focalisation laser8,9. La région modifiée constitue du carbone amorphe (aC) et est électriquement conductrice10,11. Cette graphitisation à l'intérieur des diamants a été confirmée par des observations de la section transversale de la région en forme de fil modifiée via la spectroscopie Raman et la spectroscopie de perte d'énergie électronique12,13,14. L'éclairage laser picoseconde (ps) à l'intérieur d'un diamant graphite efficacement le diamant par rapport à l'éclairage laser femtoseconde15. La forme des régions modifiées peut être contrôlée pour former des structures tridimensionnelles en faisant varier la direction de balayage du foyer laser16,17. Les régions de diamants modifiées en interne devraient être utilisées, entre autres, dans des applications de dispositifs électriques à haute puissance, de cristaux photoniques et de photodiodes.

Kononenko et Ashikkalieva ont développé un modèle de mécanisme de modification pour l'intérieur d'un diamant en mesurant le taux de croissance de la région modifiée7,18. De plus, les formes, telles que le diamètre et la longueur, et la conductivité électrique des régions modifiées ont été contrôlées en faisant varier les paramètres laser10,11. Cependant, la relation détaillée entre le diamètre/conductivité électrique des régions modifiées et les paramètres laser n'a pas été étudiée. La fabrication de régions modifiées à rapport d'aspect élevé et électriquement conductrices est essentielle pour la fabrication de petites applications intégrées adaptées au développement de dispositifs électriques. De plus, la fabrication de la région modifiée à l'aide d'un balayage laser à grande vitesse est préférable pour une fabrication efficace de dispositifs électriques.

Dans cette étude, une région modifiée en forme de fil fabriquée à une vitesse de balayage laser plus élevée s'est avérée électriquement conductrice. Fait intéressant, ce résultat indique qu'une plus petite énergie déposée par longueur convertit le diamant en graphite plus efficacement. Le diamètre et la conductivité électrique des régions modifiées en forme de fil fabriquées par balayage laser picoseconde ont été étudiés. De plus, les diamètres des régions modifiées et modifiées en forme de fil fabriquées sans balayage de focalisation laser ont été comparés.

Les figures 1a à d montrent des micrographies des régions modifiées courtes fabriquées avec des énergies laser de 0, 5 à 2, 0 μJ sans balayer le foyer laser. Les régions modifiées courtes étaient en forme de fuseau quelle que soit l'énergie de l'impulsion laser. La région modifiée s'allongeait le long de l'axe du faisceau à mesure que l'énergie de l'impulsion laser augmentait. La figure le montre une vue agrandie de la figure la. La région modifiée se compose d'une région noire au centre de la région modifiée, indiquée par la ligne rouge discontinue, et d'une région de couleur claire autour de la région noire. La région noire représente une région modifiée consistant en aC. En revanche, la région de couleur claire est une région de fissure formée par la contrainte interne générée par l'expansion volumique lors de la modification. Dans cette étude, le diamètre d de la région modifiée a été défini en utilisant le diamètre de la région noire et non la région de couleur claire illustrée à la Fig. 1e.

Micrographies de régions modifiées courtes et relation entre le diamètre des régions modifiées courtes et la distribution de la fluence du faisceau.

Le point de départ de la modification à l'intérieur du losange correspond au point focal, quelle que soit l'énergie du laser, car l'absorption multiphotonique est essentielle pour initier la modification. La région modifiée et la distribution de fluence laser ont été comparées en supposant que le point de départ de la modification était le point focal. La distribution de fluence laser a été calculée dans les conditions suivantes : la distribution gaussienne de la fluence laser a été calculée en utilisant un facteur M2 de 1,5, une ouverture numérique (NA) de 0,4 et un indice de réfraction de l'échantillon de diamant de 2,42. Les effets des aberrations ont été ignorés. La distribution de fluence a été normalisée et l'intensité maximale au point focal a été fixée à 1. La figure 1f montre les rayons des régions modifiées et la moitié des distributions de fluence laser axisymétriques. La barre de couleur indique l'intensité normalisée. Les tracés montrent le rayon de chaque région modifiée, comme présenté dans les Fig. 1a à d. L'axe horizontal "Défocalisation, z" sur la Fig. 1f représente la distance depuis la pointe de la région modifiée, comme sur la Fig. 1e. Les lignes colorées indiquent les lignes de contour du seuil de fabrication pour chaque énergie d'impulsion laser calculée à l'aide de l'équation. (1), comme décrit ci-dessous. Les formes des régions modifiées sont hautement reproductibles. Par exemple, les erreurs de diamètre et de longueur de la région modifiée courte fabriquée avec l'énergie d'impulsion de 2,0 μJ étaient à ± 0,8 et ± 1,5 μm de la moyenne, respectivement. Ces valeurs sont suffisamment petites et les barres d'erreur pour la forme des régions modifiées ont été omises. La forme des régions modifiées correspond aux lignes de contour, quelle que soit l'énergie de l'impulsion. Le diamètre maximal expérimental dmax et la longueur zmax de la région modifiée ont été mesurés respectivement à 14 et 115 μm.

Le seuil de fluence laser utilisé pour faire croître la région modifiée correspondait à la fluence au niveau de la pointe côté source laser de la région modifiée sur l'axe de la lumière laser. Les seuils ont été comparés pour des énergies d'impulsion de 0,5 à 2,0 μJ. L'équation (1) détermine la fluence F appliquée à un cercle de rayon r centré sur l'axe optique à la position de défocalisation z lorsque le rayon du faisceau gaussien est défini comme w(z).

La limite de r = 0 à la pointe de la modification indique le seuil de fluence pour la région modifiée. La figure 2 montre les seuils de fluence de fabrication pour chaque énergie d'impulsion. Cette figure indique que le seuil de fluence est presque constant quelle que soit l'énergie de l'impulsion laser, avec une moyenne d'environ 0,37 J/cm2. Cette valeur correspond bien à celle rapportée dans une étude précédente7.

La relation entre l'énergie des impulsions et le seuil de fluence.

Pour révéler les effets de l'accumulation de chaleur par un éclairage laser à haute répétition (~ 400 kHz) 19, des régions modifiées en forme de fil ont été formées en modifiant simultanément la vitesse de balayage de la mise au point et le taux de répétition du laser de 10 à 400 kHz, tandis que la distance de mouvement de mise au point laser par impulsion Vf dans le diamant était maintenue à 0, 48 μm / impulsion. La valeur de Vf a été définie comme la vitesse de balayage de la scène (μm/s) divisée par le taux de répétition du laser (Hz) et multipliée par l'indice de réfraction du diamant de 2,42. L'expérience a été répétée trois fois dans chaque condition. La figure 3 affiche les résultats de diamètre et de conductivité électrique de la région modifiée avec un taux de répétition laser variable. Les tracés de conductivité montrent les valeurs moyennes des trois échantillons. Le diamètre et la conductivité électrique moyenne de la région modifiée en forme de fil étaient presque constants quel que soit le taux de répétition du laser. Par conséquent, il a été conclu qu'aucune accumulation de chaleur n'affectait la modification de cette gamme de taux de répétition laser. Plus précisément, le diamètre et la conductivité électrique des régions modifiées seraient les mêmes sous la même valeur Vf, même pour différentes combinaisons de vitesses de balayage et de taux de répétition. Par conséquent, la valeur de Vf a été utilisée comme paramètre expérimental de la région modifiée en forme de fil, même avec différentes combinaisons de taux de répétition (10 à 400 kHz) et de vitesses de balayage.

La relation entre le taux de répétition des impulsions et le diamètre et la conductivité de la région modifiée en forme de fil sous plusieurs taux de balayage de mise au point.

La figure 4 présente des micrographies de la région modifiée en forme de fil typique formée par Vf = (a) 0,16, (b) 4,84 et (c) 19,36 μm/impulsion. L'énergie de l'impulsion laser a été fixée à 2,0 μJ. Les figures 4d, e montrent des vues agrandies des figures 4b, c, respectivement. Étant donné que les diamètres de la région modifiée au niveau de la surface éclairée au laser et de la surface latérale opposée étaient différents, le diamètre a été calculé à l'aide des valeurs moyennes mesurées à 20 % et 80 % de la surface éclairée au laser de la longueur totale de la région modifiée en forme de fil, comme indiqué par les lignes brisées sur la figure 4a. Le diamètre de la région modifiée diminue avec un Vf croissant. L'éclairage laser a constamment fabriqué la région modifiée en pointillé, comme le montre la figure 4e. L'intervalle entre les régions modifiées en pointillés est d'environ 19,67 μm, correspondant à la valeur de Vf = 19,36 μm/impulsion.

Micrographies de régions modifiées en forme de fil typiques fabriquées par différents Vf : (a) 0,16 μm/impulsion, (b) 4,84 μm/impulsion et (c) 19,36 μm/impulsion. (d) et (e) sont des vues agrandies de (b) et (c), respectivement.

La figure 5 montre l'influence de Vf sur le diamètre d, la conductivité électrique σ et la résistance R de la région modifiée en forme de fil. Les formes des légendes indiquent le paramètre constant, le taux de répétition et la vitesse de balayage lorsque Vf a varié. Discuter de l'effet des paramètres laser sur la résistance est difficile car la résistance dépend du diamètre. Par conséquent, la conductivité électrique a été calculée en utilisant le diamètre et la résistance, et la relation entre la conductivité et le diamètre a été utilisée pour la discussion suivante. Le graphique peut être classé en trois zones (zones 1 à 3, illustrées en haut de la figure 5), en fonction de la relation entre le diamètre et la conductivité des régions modifiées.

Relation entre Vf et le diamètre/conductivité/résistance des régions modifiées en forme de fil.

Le diamètre était constant à une valeur maximale d'environ 15 µm dans la zone 1. Le diamètre correspondait au diamètre maximal de la courte région modifiée fabriquée sous la même énergie laser (dans le cas où le foyer n'était pas balayé). Le diamètre a diminué de manière monotone avec l'augmentation de Vf dans la zone 2 et est resté constant à la valeur minimale de 6 μm dans la zone 3. Ce résultat montre que la distribution de la fluence laser détermine la forme de la région modifiée en forme de fil de la même manière que celle de la région modifiée courte.

La figure 5 montre que la conductivité électrique augmente avec la valeur de Vf dans les zones 1 et 2 et diminue nettement dans la zone 3. La conductivité électrique de la région modifiée en forme de fil augmente avec une Vf plus longue, malgré le diamètre presque constant dans la zone 1. Les régions modifiées comprennent les liaisons sp2 et sp3 (aC). Un éclairage de fluence laser plus élevé convertit plus de liaisons sp2 à partir de diamant à liaison sp3.

Kononenko et al. calculé la longueur de croissance de la région modifiée par impulsion laser (Vg) en observant la modification de chaque impulsion laser in situ. L'étude a indiqué que Vg augmente avec la fluence laser14, c'est-à-dire que Vg dépend de la position et a une valeur maximale au foyer laser, et le minimum à la ligne rouge est montré sur la Fig. 1b lorsque l'énergie était de 2 µJ. Dans cette étude, la valeur de Vf a été utilisée comme paramètre expérimental pour la région modifiée en forme de fil. La région fabriquée était connectée et presque uniforme; par conséquent, les valeurs de Vf et Vg étaient en équilibre dans les zones 1 et 2. Le point de fabrication se rapprochait du foyer laser avec l'augmentation de Vf, où la valeur de Vg augmentait. La figure 6 présente un schéma de la croissance de la région modifiée en forme de fil dans chaque zone. Les formes des régions modifiées dépendaient de la distribution de fluence du seuil de fabrication, comme le montre la figure 1f. La figure 6 illustre la relation entre la distribution de fluence laser et les régions modifiées. La flèche brisée indique le diamètre maximal auquel la fluence était supérieure au seuil de fabrication. Comme Konnonenko a signalé que la valeur de Vg dépend du point fabriqué sur le faisceau laser, Vg devrait être la valeur maximale sur l'axe de la lumière laser, Vg max. De plus, il doit s'agir de la valeur minimale au bord du laser, Vg min, comme indiqué par le carré bleu sur la figure 6a.

Illustrations schématiques du processus de fabrication d'une région modifiée en forme de fil fabriquée dans chaque zone illustrée à la Fig. 5.

Les figures 6a,b illustrent le processus de modification dans la zone 1 et la limite entre les zones 1 et 2, respectivement. Lorsque Vf était petit, le foyer laser était situé à l'intérieur de la région modifiée fabriquée par l'impulsion précédente. La lumière laser a été absorbée par la pointe de la région modifiée, c'est-à-dire la position de défocalisation, car les régions modifiées sont noires et absorbent efficacement la lumière. Dans le cas de la Fig. 6a, la fabrication se produit également à Fdmax constamment en raison du minimum de Vg > Vf. Sur la figure 6b, le minimum de Vg = Vf et la modification se produit également à Fdmax. Ici, Vga et Vgb sont définis comme Vg sur les figures 6a, b, respectivement. La relation entre ces valeurs est Vgb > Vga ; par conséquent, la région modifiée de la figure 6b a été fabriquée plus près du foyer laser, c'est-à-dire une fluence laser plus élevée que celle de la figure 6a. La conductivité électrique de la figure 6b est supérieure à celle de la figure 6a en raison de la fluence laser plus élevée. En conclusion, le diamètre des régions filiformes modifiées est constant à la valeur maximale, quelle que soit la valeur de Vf. En revanche, la conductivité électrique a augmenté avec la distance de mouvement de mise au point par impulsion de Vf car la région modifiée avec un Vf plus grand a été fabriquée sous une fluence laser plus élevée.

La région modifiée n'a pas été fabriquée à Fdmax dans la zone 2, comme le montre la figure 6c, en raison des conditions suivantes : Vg max > Vf > Vg min. Le point fabriqué était plus proche du foyer laser, où la valeur de Vg augmentait avec Vf. Le diamètre de la région en forme de fil modifié a diminué en fonction de la distribution de la fluence. La conductivité électrique de la région modifiée en forme de fil augmente avec un Vf plus grand car la région modifiée a été fabriquée à l'aide d'une fluence laser élevée, comme le montrent les figures 6a, b.

Le processus de modification dans cette zone est illustré sur la figure 6d sous la condition de Vf > Vg max. Le foyer laser ne chevauchait pas la modification formée par l'impulsion précédente et la région modifiée n'a pas absorbé l'impulsion. La région modifiée en pointillé a été fabriquée par intermittence, comme le montre la figure 4e. Le diamètre de la région modifiée en pointillé est devenu constant à une valeur minimale, quelle que soit la valeur de Vf, car il dépend de la forme de la distribution de fluence du seuil de fabrication au foyer laser. La conductivité a diminué de manière significative parce que la modification n'était pas connectée.

Une étude détaillée sur les raisons pour lesquelles les régions en forme de fil modifiées ont des conductivités différentes est prévue pour les travaux futurs.

Des régions modifiées en interne fabriquées par illumination laser picoseconde focalisée à l'intérieur de diamants monocristallins ont été étudiées. La relation entre le diamètre/conductivité électrique des régions modifiées et la distribution de fluence laser a été étudiée. Vf a été utilisé pour tracer la conductivité. En conséquence, la conductivité augmente avec Vf, suggérant qu'une fluence laser plus élevée (valeur plus élevée de Vf) entraîne plus de liaisons sp2 à partir du diamant lié sp3. Les résultats détaillés sont les suivants :

Le diamètre et la longueur des régions modifiées courtes fabriquées à l'aide du laser ps sans balayage ont été adaptés au calcul de distribution de fluence laser.

L'effet de l'accumulation de chaleur a été étudié en fabriquant des régions en forme de fil modifiées avec un Vf constant en modifiant le taux de répétition du laser et la vitesse de balayage. Le taux de répétition n'a pas affecté la forme et la conductivité de la région modifiée en forme de fil à des taux de répétition de 10 à 400 kHz.

La forme et la conductivité des régions modifiées en forme de fil avec diverses valeurs de Vf ont été étudiées. La conductivité électrique de la région modifiée en forme de fil a augmenté avec Vf quel que soit le diamètre constant de la région modifiée en forme de fil sous Vf = 0,16 μm/impulsion. Le diamètre diminue lorsque la valeur de Vf augmente. Lorsque Vf était supérieur à 4, 84 μm / impulsion, le diamètre de la région modifiée en forme de fil est devenu constant à une valeur minimale en raison de la région modifiée en pointillé fabriquée par intermittence, où la conductivité électrique a également diminué de manière significative.

L'échantillon de diamant a été modifié en interne à l'aide d'un laser ps avec une longueur d'onde de 1064 nm, une largeur d'impulsion de 11,3 ps, une puissance maximale de 25 μJ, un taux de répétition de 10 à 400 kHz et une forme spatiale de type gaussien avec M2 <1,520. Le faisceau laser a été focalisé à l'aide d'une lentille d'objectif (M-PLAN NIR 20 × ; Mitutoyo, Kanagawa, Japon) avec l'ouverture numérique de 0,4. La figure 7 montre un schéma du traitement interne du diamant. Un échantillon de diamant à haute pression et haute température (SUMICRISTAL UP282512, 3 mm × 3 mm × 1 mm, composé de (100) plans ; Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, Japon) a été fixé avec du ruban adhésif double face sur une platine à cinq axes. Toutes les surfaces des échantillons ont été polies miroir. Un point laser focalisé a été balayé à l'intérieur du diamant par la scène. La valeur de Vf indiquée sur la figure 7 a été définie comme la distance de déplacement du point laser focalisé par impulsion laser à l'intérieur du diamant ; la vitesse de balayage de la scène (μm/s) a été divisée par le taux de répétition du laser (Hz) et multipliée par 2,42 pour tenir compte de l'indice de réfraction du diamant.

Illustration schématique de l'appareil expérimental.

Cette étude a conduit deux types d'expériences : irradiation avec et sans balayage par focalisation laser. Dans l'expérience sans balayage, la focalisation du laser était de 700 μm sur la surface avant de l'échantillon. L'échantillon a été éclairé par un laser jusqu'à ce que la croissance de la région modifiée s'arrête. Le taux de répétition du laser a été réglé sur 100 kHz et l'énergie de l'impulsion laser a été modifiée sur 0,5 à 2,0 μJ/impulsion. La longueur et le diamètre de ces régions modifiées ont été comparés à la section transversale le long de l'axe optique de la distribution de fluence laser calculée.

Dans l'expérience de balayage, le foyer a été balayé le long de l'axe du faisceau laser de la surface arrière à la surface avant de l'échantillon pour fabriquer une région en forme de fil modifiée. L'énergie de l'impulsion laser a été fixée à 2,0 μJ. La valeur de Vf a été définie en modifiant la vitesse de balayage focal et le taux de répétition du laser. La figure 8 montre la méthode utilisée pour mesurer la résistance de la région en forme de fil modifiée. La surface avant près de la région modifiée a été graphitée par des impulsions laser nanosecondes car il était difficile d'ajuster l'emplacement de la pointe de la sonde pour entrer en contact avec une zone exposée de dizaines de micromètres. La région modifiée a été connectée à la zone ablatée et utilisée pour mesurer la conductivité électrique de la zone ablatée. La résistivité de la zone ablatée était d'environ 200 Ω. La valeur était suffisamment petite pour être ignorée par rapport à la région modifiée, qui était de l'ordre de milliers d'ohms. La surface arrière a été reliée à une plaque de cuivre à l'aide d'une pâte Ag (Dotite, XA-436, Fujikura Kasei Co., Ltd., Tochigi, Japon) et frittée par chauffage atmosphérique à 150 ° C pendant 30 min. La conductivité électrique entre la zone ablatée et la plaque de cuivre a été mesurée à l'aide d'un multimètre.

Illustration schématique d'une mesure de conductivité d'échantillon.

Toutes les données pertinentes sont disponibles sur demande auprès de HH

Ikawa, N. et al. Découpe ultraprécise des métaux - Le passé, le présent et l'avenir. Ann. CIRP 40, 587–594 (1991).

Article Google Scholar

Hernández-Gómez, S. & Fabbri, N. Contrôle quantique pour la spectroscopie à l'échelle nanométrique avec des centres de lacunes d'azote en diamant. Une courte revue. Devant. Phys. 8, 610868. https://doi.org/10.48550/arXiv.2102.06373 (2021).

Article Google Scholar

Yamada, H. et al. Développements de technologies élémentaires pour produire des tranches de diamant monocristallin de la taille d'un pouce. Diam. Rel. Mater. 20, 616–619 (2011).

Article ADS CAS Google Scholar

Koizumi, S., Umezawa, H. & Pernot, J. Mariko Suzuki de référencement. Dans Power Electronics Device Applications of Diamond Semiconductors (eds Koizumi, S. et al.) (Woodhead Publishing, 2018).

Google Scholar

Umezawa, H. Progrès récents dans les dispositifs semi-conducteurs de puissance au diamant. Mater. Sci. Semicond. Processus. 78, 147-156 (2018).

Article CAS Google Scholar

Sakakura, M. et al. Modification et dynamique à l'intérieur du diamant par irradiation double impulsion laser femtoseconde. J. Laser Micro Nanoeng. 11, 346–351 (2016).

Article CAS Google Scholar

Kononenko, TV et al. Microstructuration de la masse du diamant par impulsions laser femtoseconde IR. Appl. Phys. A 90, 645–651 (2008).

Article ADS CAS Google Scholar

Neff, M. et al. Ecriture laser femtoseconde de structures graphitiques enfouies dans du diamant massif. Appl. Phys. A 97, 543-547 (2009).

Article ADS CAS Google Scholar

Kononenko, TV et al. Microstructuration laser femtoseconde dans la masse du diamant. Diam. Rel. Mater. 18, 196-199 (2009).

Article ADS CAS Google Scholar

Shimizu, M. et al. Structure métallo-diélectrique périodique en diamant. Opter. Express 17, 46–54 (2009).

Article ADS CAS Google Scholar

Sun, B., Martin, PS et Booth, J. Micro-fils à haute conductivité en diamant suivant des chemins arbitraires. Appl. Phys. Lett. 105, 231105. https://doi.org/10.1063/1.4902998 (2014).

Article ADS CAS Google Scholar

Ashikkalieva, KK et al. Intérieur nanostructuré de fils induits par laser en diamant. Diam. Rel. Tapis. 91, 183-189 (2019).

Article CAS Google Scholar

Salter, PS, Booth, MJ, Couvoisier, A., Moran, DAJ et MacLaren, DA Caractérisation structurelle à haute résolution des amas de défauts induits par laser à l'intérieur du diamant. Appl. Phys. Lett. 111, 081103. https://doi.org/10.1063/1.4993118 (2017).

Article ADS CAS Google Scholar

Ashikkalieva, KK et al. Observation directe de nanostructures graphémiques à l'intérieur d'un diamant modifié par laser femtoseconde. Carbone 102, 383–389 (2016).

Article CAS Google Scholar

Kurita, T. et al. Génération efficace d'un centre de vide d'azote à l'intérieur du diamant avec raccourcissement de la durée de l'impulsion laser. Appl. Phys. Lett. 113, 211102. https://doi.org/10.1063/1.5054730 (2018).

Article ADS CAS Google Scholar

Cependant, TV et al. Ecriture laser tridimensionnelle en masse de diamant. Diam. Des relations. Mat. 20, 264-268 (2011).

Article CAS Google Scholar

Simmonds, RD, Salter, PS, Jesacher, A. & Booth, MJ Microfabrication laser tridimensionnelle en diamant à l'aide d'un système d'optique adaptative double. Optical Express 19, 24122–24128 (2011).

Article ADS CAS Google Scholar

Ashikkalieva, KK, Kononenko, TV & Konov, VI Onde de graphitisation dans le diamant induite par un foyer laser se déplaçant uniformément. Opter. LaserTrans. 107, 204–209 (2018).

Annonces d'article Google Scholar

Eaton, SM et al. Effets d'accumulation de chaleur dans des guides d'ondes laser femtoseconde à taux de répétition variable. Opter. Express 13, 4708–4716 (2005).

Annonces d'article Google Scholar

Yoshino, T., Hiroki Seki, Yu., Tokizane, KM & Omatsu, T. Système laser à rebond picoseconde efficace de haute qualité Nd:YVO4. J. Opt. Soc. Suis. B 30, 894–897 (2013).

Article ADS CAS Google Scholar

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Les auteurs remercient pour leur soutien la New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) No. JPNP14029, la Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) KAKENHI Nos. (JST) programme CREST n° JPMJCR1903, programme A-STEP n° JPMJTM20LE et programme SPRING n° JPMJSP2109, et la Machine Tool Engineering Foundation. Nous remercions également Editage (www.editage.jp) pour la rédaction en anglais.

Département de génie mécanique, Chiba, Japon

Daijiro Tokunaga, Masataka Sato, Sho Itoh, Hirofumi Hidai et Sōta Matsusaka

Centre de recherche sur la chiralité moléculaire, Université de Chiba, Chiba, Japon

Hirofumi Hidai & Takashige Omatsu

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DT et MS ont réalisé l'expérience. DT a écrit le manuscrit avec le soutien de SI, HH et SM, DT et MS ont effectué les calculs analytiques. DT et MS construisent l'appareil expérimental soutenu par TO Tous les auteurs ont contribué à la version finale du manuscrit. HH a supervisé le projet.

Correspondance à Hirofumi Hidai.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Tokunaga, D., Sato, M., Itoh, S. et al. Distance de déplacement de la mise au point par dépendance de l'impulsion de la conductivité électrique et du diamètre de la modification interne du diamant induite par le laser picoseconde. Sci Rep 12, 17371 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-21432-9

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Reçu : 17 mai 2022

Accepté : 27 septembre 2022

Publié: 31 octobre 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-21432-9

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