Femtosecond laser near field ablation

Laser and Photonics Reviews

Volumn 3, Issue 5, 2009, Pages 435-451

  Plech, Anton ^a,b   Leiderer, Paul ^b   Boneberg, Johannes ^b  

^a KARLSRUHE INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Germany)

^b UNIVERSITY OF KONSTANZ   (Germany)

Author keywords

Ablation; Femtosecond laser; Nanostructures; Near field enhancement; Plasmon; Sub wavelength structures; X ray scattering

Indexed keywords

ABLATION PROCESS; CONDENSED MATTER; EXCITATION PULSE; FEMTO-SECOND LASER; FEMTOSECOND LASER PULSE; FEMTOSECOND PULSE; GOLD NANOPARTICLES; HIGH FIELD; NEAR FIELDS; NEAR-FIELD; NEAR-FIELD DISTRIBUTION; NEAR-FIELD ENHANCEMENT; NONLINEAR EFFECT; NONTHERMAL; PATTERN FORMATION; PATTERN SIZE; PLASMON MODES; POLARIZATION PROPERTIES; POLYSTYRENE PARTICLE; POSTMORTEM ANALYSIS; RESOLUTION LIMITS; SCATTERING METHODS; SCATTERING PATTERN; SILICON SURFACES; STRUCTURE FORMATIONS; SUB-WAVELENGTH STRUCTURES; SUBTHRESHOLD; TEMPORALLY RESOLVED; THERMAL ABLATION;

ABLATION; ANISOTROPY; ATOMIC FORCE MICROSCOPY; ELECTROMAGNETIC PULSE; NANOSTRUCTURES; PLASMONS; POLYSTYRENES; PULSED LASER APPLICATIONS; SCATTERING; X RAY SCATTERING;

ULTRASHORT PULSES;

EID: 77949322624     PISSN: 18638880     EISSN: 18638899     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/lpor.200810044     Document Type: Article

References (133)

1. B. C. Stuart, M. D. Feit, S. Herman, A. M. Rubenchik, B.W. Shore, and M. D. Perry, J. Opt. Soc. Am. B 13, 459 1996.
2. D. Bäuerle, Laser Processing and Chemistry Springer, Berlin, 2000.
3. S. Georgiou and A. Koubenakis, Chem. Rev. 103, 349 2003.
4. L.V. Zhigilei and E. Leveugle, Chem. Rev. 103, 321 2003.
5. P. Lorazo, L. J. Lewis, and M. Meunier, Phys. Rev. Lett. 91, 225502 2003.
6. P. Lorazo, L. J. Lewis, and M. Meunier, Phys. Rev. B 73, 134108 2006.
7. T. E. Glover, G. D. Ackerman, R.W. Lee, and D. A. Young, Appl. Phys. B 78, 995 2004.
8. B. J. Garrison, T. E. Itina, and L.V. Zhigilei, Phys. Rev. E 68, 041501 2003.
9. A. Miotello and R. Kelly, Appl. Phys. A 69, 67 1999.
10. F. Mafune, J. Kohno, Y. Takeda, and T. Kondow, J. Phys. Chem. B 106, 7575 2002.
11. A. Cavalleri, K. Sokolowski-Tinten, J. Bialkowski, M. Schreiner, and D. von der Linde, J. Appl. Phys. 85, 3301 1999.
12. J. Bonse, S. Baudach, J. Krüger, W. Kautek, and M. Lenzner, Appl. Phys. A 74, 19 2002.
13. C. Ropers, D. R. Solli, C. P. Schulz, C. Lienau, and T. Elsaesser, Phys. Rev. Lett. 98, 043907 2007.
14. D. von der Linde and K. Sokolowski-Tinten, Appl. Surf. Sci. 154-155, 1 2000.
15. D. Perez and L. J. Lewis, Phys. Rev. Lett. 89, 255504-1 2002.
16. B. J. Siwick, J. R. Dwyer, R. E. Jordan, and R. J. D. Miller, Science 302, 1382 2003.
17. A. Arbouet, C. Voisin, D. Christofilos, P. Langot, N. D. Fatti, F. Vallée, J. Lermé, G. Celep, E. Cottancin, M. Gaudry, M. Pellarin, M. Broyer, M. Maillard, M. P. Pileni, and M. Treguer, Phys. Rev. Lett. 9017, 177401 2003.
18. J. Hodak, I. Martini, and G.V. Hartland, Chem. Phys. Lett. 284, 135 1998.
19. K. Sokolowski-Tinten, J. Bialkowski, and D. von der Linde, Phys. Rev. B 51, 14186 1995.
20. C.V. Shank, R. Yen, and C. Hirlimann, Phys. Rev. Lett. 50, 454 1983.
21. K. Sokolowski-Tinten, C. Blome, C. Dietrich, A. Tarasevitch, M. H. von Hoegen, D. von der Linde, A. Cavalleri, J. Squier, and M. Kammler, Phys. Rev. Lett. 87, 225701 2001.
22. A. Rousse, C. Rischel, S. Fourmaux, I. Uschmann, S. Sebban, G. Grillon, P. Balcou, E. Förster, J. Geindre, P. Audebert, J. Gauthier, and D. Hulin, Nature 410, 65 2001.
23. A. M. Lindenberg, J. Larsson, K. Sokolowski-Tinten, K. J. Gaffney, C. Blome, O. Synnergren, J. Sheppard, C. Caleman, A. G. MacPhee, D. Weinstein, D. P. Lowney, T. K. Allison, T. Matthews, R.W. Falcone, A. L. Cavalieri, D. M. Fritz, S. H. Lee, P. H. Bucksbaum, D. A. Reis, J. Rudati, P. H. Fuoss, C. C. Kao, D. P. Siddons, R. Pahl, J. Als-Nielsen, S. Duesterer, R. Ischebeck, H. Schlarb, H. Schulte-Schrepping, T. Tschentscher, J. Schneider, D. von der Linde, O. Hignette, F. Sette, H. N. Chapman, R.W. Lee, T. N. Hansen, S. Techert, J. S. Wark, M. Bergh, G. Huldt, D. van der Spoe, N. Timneanu, J. Hajdu, R. A. Akre, E. Bong, P. Krejcik, J. Arthur, S. Brennan, K. Luening, and J. B. Hastings Science 308, 392 2005
24. E. S. Zijlstra, J. Walkenhorst, and M. E. Garcia, Phys. Rev. Lett. 101, 135701 2008.
25. M. Miller, Atom Probe Tomography Kluwer Academic, New York, 2000.
26. D. Blavette, A. Bostel, J. M. Sarrau, B. Deconihout, and A. Menand, Nature 363, 432 1993.
27. C. S. Chang, W. B. Su, and T. T. Tsong, Phys. Rev. Lett. 72, 547 1994.
28. B. Gault, F. Vurpillot, A. Bostel, A. Menand, and B. Deconihout, Appl. Phys. Lett. 86, 094101 2005.
29. A. Vella, M. Gilbert, A. Hideur, F. Vurpillot, and B. Deconihout, Appl. Phys. Lett. 89, 251903 2006.
30. A. Vella, B. Deconihout, L. Marrucci, and E. Santamato, Phys. Rev. Lett. 99, 046103 2007.
31. H. Dachraoui and W. Husinsky, Appl. Phys. Lett. 89, 104102 2006.
32. M. Merschdorf, C. Kennerknecht, K. Willig, and W. Pfeiffer, New J. Phys. 4, 95.1 2002.
33. T. Fennel, T. Döppner, J. Passig, C. Schaal, J. Tiggesbäumker, and K. H. Meiwes-Broer, Phys. Rev. Lett. 98, 143401 2007.
34. M. I. Stockman, S.V. Faleev, and D. J. Bergman, Phys. Rev. Lett. 88, 067402 2002.
35. M. Aeschlimann, M. Bauer, D. Bayer, T. Brixner, F. Javier Garcia de Abajo, W. Pfeiffer, M. Rohmer, C. Spindler, and F. Steeb, Nature 446, 301 2007.
36. M. I. Stockman, M. F. Kling, U. Kleineberg, and F. Krausz, Nature Photon. 1, 539 2007.
37. S. Nolte, B. N. Chichkov, H. Welling, Y. Shani, K. Lieberman, and H. Terkel, Opt. Lett. 24, 914 1999.
38. F. Zenhausern, Y. Martin, and H. K. Wickramasinghe, Science 269, 1083 1995.
39. T. Kalkbrenner, M. Ramstein, J. Mlynek, and V. Sandoghdar, J. Microsc. 202, 72 2001.
40. T. Kalkbrenner, U.H. Kanson, A. Schädle, S. Burger, C. Henkel, and V. Sandoghdar, Phys. Rev. Lett. 95, 200801 2005.
41. J. Jersch and K. Dickmann, Appl. Phys. Lett. 68, 868 1996.
42. J. Boneberg, H. J. Münzer, M. Tresp, M. Ochmann, and P. Leiderer, Appl. Phys. A 67, 381 1998.
43. R. Huber, M. Koch, and J. Feldmann, Appl. Phys. Lett. 73, 2521 1998.
44. A. Kirsanov, A. Kiselev, A. Stepanova, and N. Polushkin, J. Appl. Phys. 94, 6822 2003.
45. A. Chimmalgi, C. Grigoropoulos, and K. Komvopoulos, J. Appl. Phys. 97, 104319 2005.
46. G. Mie, Ann. Phys. 4, 377 1908.
47. P. B. Johnson and R.W. Christy, Phys. Rev. B 6, 4370 1972.
48. D. Lynch and W. Hunter, Handbook of Optical Constants of Solids Academic Press, New York, 1985.
49. U. Kreibig and M. Vollmer, Optical Properties of Metal Clusters Springer, Berlin, 1995.
50. M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 1997.
51. J. Hodak, I. Martini, and G.V. Hartland, Chem. Phys. Lett. 284, 135 1998.
52. N. del Fatti, C. Voisin, F. Chevy, F. Vallée, and C. Flytzanis, J. Chem. Phys. 110, 11484 1999.
53. T. Klar, M. Perner, S. Grosse, G. von Plessen, W. Spirkl, and J. Feldmann, Phys. Rev. Lett. 80, 4249 1998.
54. C. Sönnichsen, T. Franzl, T. Wilk, G. von Plessen, and J. Feldman, New J. Phys. 4, 93.1 2002.
55. R. Rosei and D.W. Lynch, Phys. Rev. B 5, 3883 1972.
56. A. Taflove, Computational Electrodynamics: The Finite- Difference Time-Domain Method Artech House, Boston, MA, 1995.
57. B. T. Draine and P. J. Flatau, J. Opt. Soc. Am. A 11, 1491 1994.
58. K. L. Shuford, M. A. Ratner, and G. Schatz, J. Chem. Phys. 123, 713 2005.
59. R. C. Jin, Y. C. Cao, E. C. Hao, G. S. Metraux, G. C. Schatz, and C. A. Mirkin, Nature 425, 487 2003.
60. C. L. Haynes, A. D. McFarland, L. Zhao, G. C. Schatz, R. P. Van Duyne, L. Gunnarsson, J. Prikulis, B. Kasemo, and M. Käll, J. Phys. Chem. B 107, 7337 2003.
61. J. Boneberg, J. König-Birk, H. J. Münzer, P. Leiderer, K. Shuford, and G. C. Schatz, Appl. Phys. A 89, 299 2007.
62. S. Link and M. A. El-Sayed, J. Phys. Chem. B 103, 4212 1999.
63. J. Kimling, M. Maier, B. Okenve, V. Kotaidis, H. Ballot, and A. Plech, J. Phys. Chem. B 11032, 15700 2006.
64. R. Denk, K. Piglmayer, and D. Bäuerle, Appl. Phys. A 74, 825 2002.
65. D. Brodoceanu, L. Landström, and D. Bäuerle, Appl. Phys. A 86, 313 2007.
66. E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, and P. Nordlander, Science 302, 419 2003.
67. P. Nordlander, C. Oubre, E. Prodan, K. Li, and M. Stockman, Nano Lett. 45, 899 2004.
68. M. Pelton, J. Aizpurua, and G. Bryant, Laser Photon. Rev. 2, 136 2008.
69. K. Ueno, S. Juodkazis, V. Mizeikis, D. Ohnishi, K. Sasaki, and H. Misawa, Opt. Express 15, 16527 2007.
70. P. K. Jain, W. Huang, and M. A. El-Sayed, Nano Lett. 7, 2080 2007.
71. J. Merlein, M. Kahl, A. Zuschlag, A. Sell, A. Halm, J. Boneberg, P. Leiderer, A. Leitenstorfer, and R. Bratschitsch, Nature Photon. 2, 230 2008.
72. J. N. Farahani, D.W. Pohl, H. J. Eisler, and B. Hecht, Phys. Rev. Lett. 95, 017402 2005.
73. M. Kaempfe, T. Rainer, K. J. Berg, G. Seifert, and H. Graener, Appl. Phys. Lett. 74, 1200 1999.
74. M. Kaempfe, H. Graener, A. Kiesow, and A. Heilmann, Appl. Phys. Lett. 79, 1876 2001.
75. A. Podlipensky, A. Abdolvand, G. Seifert, and H. Graener, Appl. Phys. A 80, 1647 2005.
76. C. J. Murphy, T. K. Sau, A. M. Gole, C. J. Orendorff, J. Gao, L. Gou, S. E. Hunyadi, and T. Li, J. Phys. Chem. B 109, 13857 2005.
77. C. Sönnichsen, B. M. Reinhard, J. Liphardt, and A. P. Alivisatos, Nature Biotechnol. 23, 741 2005.
78. J. Schmitt, P. Mächtle, D. Eck, H. Möhwald, and C. A. Helm, Langmuir 15, 3256 1999.
79. M. Perner, S. Grésillon, J. März, G. von Plessen, J. Feldmann, J. Porstendorfer, K. J. Berg, and G. Berg, Phys. Rev. Lett. 85, 792 2000.
80. G.V. Hartland, M. Hu, and J. E. Sader, J. Phys. Chem. B 107, 7472 2003.
81. S. Link and M. A. El-Sayed, Int. Rev. Phys. Chem. 19, 409 2000.
82. G. Seifert, M. Kaempfe, K. J. Berg, and H. Graener, Appl. Phys. B 71, 795 2000.
83. G. Seifert, M. Kaempfe, K. J. Berg, and H. Graener, Appl. Phys. B 73, 355 2001.
84. H. Graener, A. Podlipensky, G. Seifert, M. Leitner, and B. Sepiol, Quantum Electronics and Laser Science Conference 2007 QELS'07, 1-2 May 2007.
85. T. Döppner, T. Fennel, T. Diederich, J. Tiggesbäumker, and K. H. Meiwes-Broer, Phys. Rev. Lett. 94, 013401 2005.
86. C. Rischel, A. Rousse, I. Uschmann, P. A. Albouy, J. P. Geindre, P. Audebert, J. C. Gauthier, E. Förster, J. L. Martin, and A. Antonetti, Nature 390, 490 1997.
87. K. Sokolowski-Tinten, C. Blome, J. Blums, A. Cavalleri, C. Dietrich, A. Tarasevitch, I. Uschmann, E. Förster, M. H. von Hoegen, and D. von der Linde, Nature 422, 287 2003.
88. F. Schotte, S. Techert, P. A. Anfinrud, V. Srajer, K. Moffat, and M. Wulff, in: Third-Generation Hard X-ray Synchrotron Radiation Sources, edited by D. Mills JohnWiley, Berlin, 2002.
89. M. Wulff, F. Schotte, G. Naylor, D. Bourgeois, K. Moffat, and G. Mourou, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 398, 69 1997.
90. L. Eybert, M. Wulff, W. Reichenbach, A. Plech, F. Schotte, E. Gagliardini, L. Zhang, O. Hignette, A. Rommeveaux, and A. Freund, Proc. SPIE 4782, 246 2002.
91. A. Plech, V. Kotaidis, K. Istomin, and M. Wulff, J. Synchrotron Radiat. 90, 022905 2007.
92. J. Turkevich, P. C. Stevenson, and J. Hillier, Discuss. Faraday Soc. 11, 55 1951.
93. J. Turkevich, P. C. Stevenson, and J. Hillier, Discuss. Faraday Soc. 57, 670 1953.
94. G. Frens, Nature Phys. Sci. 20, 241 1973.
95. U. C. Fischer and H. P. Zingsheim, J. Vac. Sci. Technol. 19, 881 1981.
96. F. Burmeister, C. Schäfle, T.W. Matthes, M. Böhmisch, J. Boneberg, and P. Leiderer, Langmuir 13, 2983 1997.
97. F. Burmeister, C. Schaefle, B. Keilhofer, C. Bechinger, J. Boneberg, and P. Leiderer, Chem. Eng. Technol. 21, 761 1998.
98. A. D. McFarland, M. A. Young, J. A. Dieringer, and R. P.V. Duyne, J. Phys. Chem. B 109, 11279 2005.
99. O. M. Wilson, X. Hu, D. G. Cahill, and P.V. Braun, Phys. Rev. B 66, 224301 2002.
100. G.V. Hartland, J. Chem. Phys. 116, 8048 2002.
101. A. Plech, M. Wulff, S. Kuerbitz, K. J. Berg, G. Berg, H. Graener, S. Grésillon, M. Kaempfe, J. Feldmann, and G. von Plessen, Europhys. Lett. 61, 762 2003.
102. Z. Ge, D. G. Cahill, and P.V. Braun, J. Phys. Chem. B 108, 18870 2004.
103. A. Plech, V. Kotaidis, S. Grésillon, C. Dahmen, and G. von Plessen, Phys. Rev. B 70, 195423 2004.
104. V. Kotaidis, C. Dahmen, G. von Plessen, F. Springer, and A. Plech, J. Chem. Phys. 124, 184702 2006.
105. O. Ekici, R. K. Harrison, N. J. Durr, D. S. Eversole, M. Lee, and A. Ben-Yakar, J. Phys. D: Appl. Phys. 41, 185501 2008.
106. A. Plech, A. Siems, V. Kotaidis, and A. Menzel, Proc. SPIE 6879, 68790H 2008.
107. Y. S. Touloukian, R. K. Kirby, R. E. Taylor, and P. D. Desai, in: Thermal Expansion - Metallic Elements and Alloys IFI Plenum, New York, 1975.
108. C.Y. Ruan, Y. Murooka, R. K. Raman, and R. A. Murdick, Nano Lett. 7, 1290 2007.
109. J. Boneberg, J. Bischof, and P. Leiderer, Opt. Commun. 174, 145 2000.
110. A. H. Zewail, Annu. Rev. Phys. Chem. 57, 65 2006.
111. H. Ihee, V. A. Lobastov, U. M. Gomez, B. M. Goodson, R. Srinivasan, C.Y. Ruan, and A. H. Zewail, Science 291, 458 2001.
112. S. Nie, X. Wang, H. Park, R. Clinite, and J. Cao, Phys. Rev. Lett. 96, 025901 2006.
113. A. Plech, S. Grésillon, G. von Plessen, K. Scheidt, and G. Naylor, Chem. Phys. 299, 183 2004.
114. A. Plech, V. Kotaidis, M. Lorenc, and J. Boneberg, Nature Phys. 2, 44 2006.
115. A. Guinier and G. Fournet, Small-angle Scattering of Xrays John Wiley, New York, 1955.
116. V. Kotaidis and A. Plech, Appl. Phys. Lett. 87, 213102 2005.
117. P. Leiderer, C. Bartels, J. König-Birk, M. Mosbacher, and J. Boneberg, Appl. Phys. Lett. 85, 5370 2004.
118. M. Mosbacher, H. J. Münzer, J. Zimmermann, J. Solis, J. Boneberg, and P. Leiderer, Appl. Phys. A 72, 41 2001.
119. H. J. Münzer, M. Mosbacher, M. Bertsch, J. Zimmermann, P. Leiderer, and J. Boneberg, J. Microsc. 202, 129 2001.
120. N. Nedyalkov, T. Sakai, T. Miyanishi, and M. Obara, J. Phys. D 39, 5037 2006.
121. D. Eversole, B. Luk'yanchuk, and A. Ben-Yakar, Appl. Phys. A 89, 283 2007.
122. N. Nedyalkov, P.A. Atanasov, and M. Obara, Nanotechnology 18, 305703 2007.
123. N. N. Nedyalkov, T. Miyanishi, and M. Obara, Appl. Surf. Sci. 253, 6558 2007.
124. H. Takada and M. Obara, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 9773 2005.
125. O.W. O, T. Ikawa, M. Hasegawa, M. Tsuchimori, and Y. Kawata, Appl. Phys. Lett. 79, 1366 2001.
126. T. Ikawa, T. Mitsuoka, M. Hasegawa, M. T.O. Watanabe, and Y. Kawata, Phys. Rev. B 64, 195408 2001.
127. S. Theppakuttai and S. Chen, Appl. Phys. Lett. 83, 758 2003.
128. B. S. Luk'yanchuk, N. Arnold, S. M. Huang, Z. B. Wang, and M. H. Hong, Appl. Phys. A 77, 209 2003.
129. T. Sakai, N. Nedyalkov, and M. Obara, J. Phys. D: Appl. Phys. 40, 7485 2007.
130. A. Plech, T. Salditt, C. Münster, and J. Peisl, J. Colloid Interface Sci. 223, 74 2000.
131. K. Ueno, V. Mizeikis, S. Juodkazis, K. Sasaki, and H. Misawa, Opt. Lett. 30, 2158 2005.
132. W. Huang, W. Qian, and M. A. El-Sayed, J. Chem. Phys. 98, 114301 2005.
133. W. Huang, W. Qian, and M. A. El-Sayed, J. Am. Chem. Soc. 128, 13330 2006.