Исследование релаксации энергии в нанопленке никеля после сверхбыстрого нагрева электронной подсистемы фемтосекундным лазерным импульсом

Исследована динамика релаксации энергии в пленке никеля толщиной $73$ нм, находящейся в сильнонеравновесном двухтемпературном состоянии, индуцированном воздействием фемтосекундного лазерного импульса. Выполнены экспериментальные измерения динамики изменения коэффициента отражения $\Delta R/R_0$ с фронтальной стороны нанопленки в оптической схеме «возбуждение–зондирование» с использованием методики фазочувствительного детектирования на длине волны $793$ нм во временном диапазоне до $300$ пс с временным разрешением $60$ фс при максимально возможном неразрушающем поглощенном флюенсе $F_{\text{abs}} = 10.87$ мДж/см$^2$ нагревающего импульса с длиной волны $396$ нм и длительностью $150$ фс. Сигнал $\Delta R/R_0$ содержит информацию как о динамике тепловых процессов, так и о распространении пикосекундных акустических импульсов в нанопленке и в подложке. Продольная скорость звука в нанопленке составила $5.73 \pm 0.16$ нм/пс, сдвиг частоты при рассеянии Бриллюэна–Мандельштама в подложке – около $21.15$ ГГц. Двухтемпературный гидродинамический расчет дает значения максимальной температуры электронов $T_e = 2.9$ кК и решетки $T_i = 1.1$ кК. Максимальные значения давления акустического импульса в нанопленке и в подложке составляют $6.8$ и $1.2$ ГПа соответственно. В литературе практически отсутствуют данные об исследованиях пикосекундной динамики тепловых и акустических процессов в нанопленках металлов при высоких начальных температурах электронной подсистемы, возбужденной в результате воздействия фемтосекундного лазерного импульса с плотностью потока энергии вблизи порога модификации (разрушения) материала.