フェムト秒レーザーパルスによって誘起されるNi/Al多層薄膜における選択的アブレーションのピコ秒ダイナミクス

本研究では、46nm厚のNi/Al多層薄膜に60fsのフェムト秒レーザーパルスを照射した際の、初期段階(0-120ps)における層ごとのアブレーションの超高速ダイナミクスと表面形態を、単発空間時間分解干渉法を用いて調査した。上部Ni層の部分的な除去はスパーティレーションモードで起こり、拡張速度は数百m/sであった。バルクNiと比較して低いスパーティレーション閾値は、層境界から反射された希薄化波の干渉に起因すると考えられる。上部Ni層の完全除去時には、相爆発モードでジェット状の強い物質噴出が起こり、下層の過熱溶融したアルミニウムの爆発的な膨張を伴った。この実験的研究は、薄膜層の温度の空間時間的挙動の計算によっても支持された。得られた結果は、多層薄膜のアブレーション機構の研究、およびシミュレーション方法とレーザー加工技術の開発に役立つ可能性がある。