Διδακτορικός Φοιτητής
Εμμανουήλ Πετρακάκης

Email

petrak@materials.uoc.gr

Θέμα διδακτορικού

Πλήρης Θεωρητική Περιγραφή της Αλληλεπίδρασης Ισχυρών Υπερβραχέων Παλμών Λέιζερ για την Διαμόρφωση Στερεών Επιφανειών

Multiscale Modelling Approach of Solid Surface Modification upon Intense Ultrafast Laser Irradiation

Επιβλέπων

Τζωρτζάκης Στυλιανός, Αναπληρωτής καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Επιτροπή

Τζωρτζάκης Στυλιανός, Αναπληρωτής καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Παπάζογλου Δημήτριος, μόνιμος επίκουρος καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Στρατάκης Εμμανουή, Ερευνητής Α', ΙΤΕ, Ηράκλειο Κρήτης

Περίληψη

Κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών, η πρόοδος στη δημιουργία υπερβραχέων παλμών λέιζερ κατέστησε δυνατή την παρατήρηση θεμελιωδών διεργασιών όπως τήξη, εξάτμιση και αφαίρεση σε διάφορα υλικά (π.χ. ημιαγωγών, μετάλλων, διηλεκτρικών) στην femto-atto χρονική κλίμακα . Οι εξελίξεις αυτές έχουν προκαλέσει μια ποικιλία εφαρμογών στην επεξεργασία υλικών επιφανειών: βιομιμητικές νάνο επιφάνειες, 2-D πολυστρωματικά νανοϋλικά από γραφένιο, οργανικά φωτοβολταϊκά συστήματα κλπ.Σκοπός αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι η επιδίωξη ενός θεωρητικού πλαισίου μοντελοποίησης των σχετικών πειραματικών παρατηρήσεων μετά μονοφωτονική -πολυφωτονική ακτινοβόλιση στερεών επιφανειών. Η θεωρητική διερεύνηση των φωτοδιεγερμένων επιφανειών σε μια ποικιλία υλικών στοχεύει στην κατανόηση της συσχέτισης της αλληλεπίδρασης ηλεκτρονίων-πλέγματος και άλλων μηχανισμών όπως η παραγωγή επιφανειακών κυμάτων πλασμονίου, υδροδυναμικής, θερμοελαστοδυναμικής με μακροσκοπικές παρατηρήσεις. Η μελέτη των παραπάνω μηχανισμών σε μικρο-ή / και νανο υλικά ανοίγει το δρόμο για νέες εφαρμογές με πιο συστηματικό και αποτελεσματικό τρόπο, όχι μόνο για την επιστήμη των υλικών αλλά και για τη βιομηχανία.

Abstract

Over the past two decades, advances in the generation of ultrashort laser pulses have made it possible to observe fundamental processes such as melting, evaporation, and ablation in various types of materials (i.e. semiconductors, metals, dielectrics) on femto to atto time-window. These advances have triggered a variety of fruitful applications in material surface processing: biomimetic nano-structured surfaces, 2-D graphene-based layered nanomaterials, organic photovoltaic systems, just to name a few. The aim of this doctoral dissertation is to pursue a rigorous theoretical framework of multiscale modeling of the associated experimental observations after single and multiple-pulse ultrashort pulse irradiation of solid surfaces. The theoretical investigation of the photoinduced surface morphological effects in a variety of materials aims to provide an understanding of the correlation of electron-lattice interaction and other mechanisms such as surface plasmon wave generation, hydrodynamics, thermo-elastodynamics with macroscopical observables such as morphological modifications. The establishment of the above underlying mechanisms of material micro- and/or nanopatterning opens the way for a novel tool of surface nanopatterning, not only for material science but also for industry.

facebook icon