Разработка принадлежит ученым из Чанчуньского института оптики, тонкой механики совместно с физиками Китайской академии наук и Пекинского университета.
Структура пленок висмута зависит от многих различных факторов: материал подложки, метода напыления, времени и температуры отжига. А качество полученных пленок, включая поверхность, размер и форму кристаллитов, могут влиять на транспортировку носителей и определять их оптоэлектронные и гальваномагнитные свойства. Часто поверхность пленки висмута обладает высокой шероховатостью и четкими границами зерен, что ограничивает оптоэлектронные свойства материала.
Для улучшения морфологии поверхности полученных пленок обычно применяются различные методы полировки или отжига. Во время механической обработки часто наблюдаются низкое качество поверхности, повреждение образца и термическое окисление. Отжиг помогает решить проблему ориентации кристаллитов, увеличивает их размер, но чаще всего не имеет возможности производить локальные изменения структуры.
Исследователи предложили использование фемтосекундного лазера для модифицирования поверхности пленок висмута. Настроив параметры лазера, такие как энергия лазера и скорость сканирования, исследователи смогли уменьшить шероховатость поверхности пленок висмута до 10 нм, устранив границы кристаллитов. Анализ образцов показал, что под воздействием лазерного излучения не меняется ориентация кристаллитов пленки и не происходит окисление образца. Изменение в структуре поверхности увеличило фоточувствительность в 2 раза в диапазоне длин волн от видимого до инфракрасного, по сравнению с нетронутым образцом.
Исследователи предполагают, что использование фемтосекундного лазера позволит производить локальные изменения на поверхности не только пленок висмута, но и других топологических изоляторов, а также варьировать их фотоэлектрические свойства.