The occurrence of laser-induced periodic surface structures (LIPSS) has been known for a while. Multilayer thin films, like Al/Ti, are suitable for LIPSS formation and attractive for applications—due to their wearing behavior and corrosion resistance; LIPSS generation may improve their properties as well. LIPSS properties depend not only on the material but also on the beam characteristics, like wavelength, polarization and scanning directions, etc. After exposing with NIR femtosecond pulses from Coherent Mira 900 laser system in several beam exposures, we have analyzed the samples of thin metal film systems with Tescan Mira3 SEM and NTegra AFM. The formation of LIPSS is most probably due to the generation of surface plasmon polariton, through the periodic distribution of energy in the interaction zone which lead to thermal processes in layers and interfaces. Two types of LIPSS were generated, which differ in shape, orientation and in ablation pronounced or not. For consecutive interactions in the same direction, LIPSS maintained its orientation, while for orthogonal passes LIPSS with mutually orthogonal orientation were generated. LIPSS period fluctuated between 320 and 380 nm and structures with pronounced ablation have significantly smaller width. Probable mechanism is that for greater accumulated energy pronounced ablation takes place giving LIPSS in the form of trenches or grooves, while for less accumulated energy the buildup of the material—probably due to pronounced oxidation—lead to LIPSS in the form of hills or ridges.

中文翻译：

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通过不同方向的飞秒激光束在多层金属薄膜上诱导 LIPSS

激光诱导周期性表面结构 (LIPSS) 的出现早已为人所知。多层薄膜，如 Al/Ti，适用于 LIPSS 的形成并具有吸引力——因为它们具有耐磨性和耐腐蚀性；LIPSS 生成也可以改善它们的特性。LIPSS 特性不仅取决于材料，还取决于光束特性，如波长、偏振和扫描方向等。 在多次光束曝光中使用来自相干公司 Mira 900 激光系统的 NIR 飞秒脉冲曝光后，我们分析了薄金属样品带有 Tescan Mira3 SEM 和 NTegra AFM 的胶片系统。LIPSS 的形成很可能是由于表面等离子体激元的产生，通过相互作用区域中能量的周期性分布，导致层和界面中的热过程。产生了两种类型的 LIPSS，它们的形状、方向和消融明显与否不同。对于相同方向的连续交互，LIPSS 保持其方向，而对于正交传递，LIPSS 产生相互正交的方向。LIPSS 周期在 320 和 380 nm 之间波动，并且具有明显消融的结构具有明显更小的宽度。可能的机制是，对于更大的累积能量，会发生明显的烧蚀，从而以沟槽或凹槽的形式提供 LIPSS，而对于更少的累积能量，材料的积累（可能是由于明显的氧化）导致 LIPSS 以山丘或山脊的形式出现。其形状、方向和消融明显与否不同。对于相同方向的连续交互，LIPSS 保持其方向，而对于正交传递，LIPSS 产生相互正交的方向。LIPSS 周期在 320 和 380 nm 之间波动，并且具有明显消融的结构具有明显更小的宽度。可能的机制是，对于更大的累积能量，会发生明显的烧蚀，从而以沟槽或凹槽的形式提供 LIPSS，而对于更少的累积能量，材料的积累（可能是由于明显的氧化）导致 LIPSS 以山丘或山脊的形式出现。其形状、方向和消融明显与否不同。对于相同方向的连续交互，LIPSS 保持其方向，而对于正交传递，LIPSS 产生相互正交的方向。LIPSS 周期在 320 和 380 nm 之间波动，并且具有明显消融的结构具有明显更小的宽度。可能的机制是，对于更大的累积能量，会发生明显的烧蚀，从而以沟槽或凹槽的形式提供 LIPSS，而对于更少的累积能量，材料的积累（可能是由于明显的氧化）导致 LIPSS 以山丘或山脊的形式出现。而对于正交通道，生成具有相互正交取向的 LIPSS。LIPSS 周期在 320 和 380 nm 之间波动，并且具有明显消融的结构具有明显更小的宽度。可能的机制是，对于更大的累积能量，会发生明显的烧蚀，以沟槽或凹槽的形式提供 LIPSS，而对于更少的累积能量，材料的积累（可能是由于明显的氧化）导致 LIPSS 以山丘或山脊的形式出现。而对于正交通道，生成了相互正交取向的 LIPSS。LIPSS 周期在 320 和 380 nm 之间波动，并且具有明显消融的结构具有明显更小的宽度。可能的机制是，对于更大的累积能量，会发生明显的烧蚀，以沟槽或凹槽的形式提供 LIPSS，而对于更少的累积能量，材料的积累（可能是由于明显的氧化）导致 LIPSS 以山丘或山脊的形式出现。