Las estructuras de superficie periódicas inducidas por láser (LIPSS) se pueden fabricar fácilmente en prácticamente todos los tipos de materiales y se benefician de una estrategia de patrones paralelos eficiente que explota la autoorganización. La amplia gama de diferentes tipos de LIPSS con diferentes escalas espaciales y simetrías crece continuamente, abordando numerosas aplicaciones, como por ejemplo el cambiar de color la superficie de un metal o favorecer la integración de un implante médico en el cuerpo.

En este trabajo se muestra un nuevo tipo de LIPSS (Estructuras de superficie periódicas inducidas por láser) en Germanio llamado HSFL-∥, tras la exposición a la irradiación láser de pulso múltiple (N> 50) fs, además del conocido LSFL. Las principales características de HSFL-∥ son un período de ondulación de sub-longitud de onda de Λ_∥ = 400 ± 50 nm, la mitad de la longitud de onda del láser y una orientación paralela a la dirección de polarización del láser.

Este nuevo HSFL-∥ presenta una extraordinaria suavidad con una profundidad de modulación poco profunda d <30 nm, lo que sugiere que el proceso de formación implica fusión, desplazamiento de material y resolidificación, sin remoción de material. Al aumentar el número de pulsos a N = 200, emergen LSFL perpendiculares, superponiéndose a las ondas HSFL-∥, formando efectivamente LIPSS duales. Estos últimos constan de nanohilos dispuestos en una estructura cúbica, separados por los períodos correspondientes de los dos tipos de LIPSS. También demostramos la posibildad de suprimir las ondas HSFL-∥ y extender homogéneamente las estructuras LSFL en 2D mediante el escaneo de muestras. Curiosamente, LSFL también se puede generar mediante pulsos ns, con fluencias y un número de pulsos similares a los de los pulsos fs. Sin embargo, esto no es posible para el caso de las ondas HSFL-∥, que están ausentes después de la exposición al láser ns, lo que subraya la importancia de la excitación ultrarrápida para la formación de HSFL-∥.

Las mediciones de reflectividad resueltas en el tiempo revelan la fusión de una capa superficial muy poco profunda (<20 nm) y duraciones de fusión cortas para ambas duraciones de pulso. Este resultado sugiere que la ausencia de HSFL-∥ de período corto para pulsos láser ns no es causada por la relajación / suavizado de las características de la superficie de alta frecuencia espacial a través de una fusión de larga duración.

Finalmente, demostramos la viabilidad de borrar LIPSS dual inducido por láser fs mediante la exposición a pulsos de un solo nanosegundo, lo que señala la viabilidad de realizar operaciones de escritura, lectura y borrado en LIPSS dual en Ge para aplicaciones de almacenamiento de información.

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