Laser-induced periodic surface structures formation and reversible crystallization in amorphous Ge2Sb2Te5 thin films as a result of femtosecond irradiation

Femtosecond laser structuring opens for chalcogenide semiconductor Ge2Sb2Te5 new perspectives in photonics applications due to wide change of its structural and optical properties in such processing. We studied laser-induced modification of amorphous Ge2Sb2Te5 thin films on silicon substrates. The investigations show that periodic relief formation is accompanied by phase transitions to the fcc crystalline phase and back. Furthermore, the irradiated Ge2Sb2Te5 samples demonstrate optical transparency in the near infrared region. The examined structures are interesting for further studies as a base of new memory devices which may possess optical anisotropy and be integrated into fiber optics applications. Фемтосекундное лазерное структурирование открывает для халькогенидного полупроводника Ge2Sb2Te5 новые перспективы использования в приложениях фотоники благодаря широкому изменению его структурных и оптических свойств при такой обработке. Нами исследована лазерно-индуцированная модификация тонких аморфных пленок Ge2Sb2Te5 на кремниевых подложках. Исследования показывают, что периодическое формирование рельефа сопровождается фазовыми переходами в ГЦК-кристаллическую фазу и обратно. Кроме того, облученные образцы Ge2Sb2Te5 демонстрируют оптическую прозрачность в ближней инфракрасной области. Рассмотренные структуры представляют интерес для дальнейших исследований в качестве основы новых запоминающих устройств, которые могут обладать оптической анизотропией и быть интегрированы в волоконно-оптические приложения.