摻鋁氧化鋅（AZO）薄膜作為透明導(dǎo)電氧化物（TCO）薄膜的一種,具有較高的光電性能,并且由于其資源豐富,性能穩(wěn)定,無毒,易于刻蝕摻雜等優(yōu)點而備受重視,有廣闊的發(fā)展前景。然而一般的AZO薄膜難以達到某些應(yīng)用領(lǐng)域較高的光電要求,所以各種薄膜表面處理技術(shù)以及多層薄膜制造技術(shù)迅速開展起來。激光誘導(dǎo)正向轉(zhuǎn)移技術(shù)（LIFT技術(shù)）可以用來轉(zhuǎn)移微量物質(zhì),并在接收端得到轉(zhuǎn)移后的薄膜材料以及納米粒子,是一種新型激光微加工技術(shù)。本文通過LIFT技術(shù)轉(zhuǎn)移銀薄膜,在AZO薄膜表面沉積銀材料以提高薄膜綜合光電性能。從理論與實驗兩方面研究了轉(zhuǎn)移機制并探討了實驗結(jié)果,其主要工作包括下面兩個部分:1.研究了激光與金屬材料相互作用機理。建立了一維與二維雙溫模型,數(shù)值模擬了皮秒與納秒單脈沖激光作用下銀薄膜內(nèi)溫度的變化,揭示了薄膜燒蝕閾值與薄膜厚度之間的變化關(guān)系,探討了激光參量和薄膜厚度對轉(zhuǎn)移機制的影響,可以得到:當(dāng)薄膜厚度較小時,薄膜的轉(zhuǎn)移是激光作用區(qū)域材料同時以液態(tài)或氣態(tài)的形式進行;當(dāng)薄膜較厚時,薄膜的轉(zhuǎn)移是上層熔化或氣化材料沖破下層材料束縛而進行,且轉(zhuǎn)移薄膜的狀態(tài)由激光能量決定。同時還研究了多脈沖激光以及高重頻激光掃描... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

長脈沖激光加工與超短脈沖激光加工材料現(xiàn)象對比圖[12]

基于激光誘導(dǎo)正向轉(zhuǎn)移技術(shù)的AZO薄膜的光電性能優(yōu)化研究2圖1.1長脈沖激光加工與超短脈沖激光加工材料現(xiàn)象對比圖[12]Fig1.1Comparisonoflongpulselaserprocessingandultrashortpulselaserprocessingofmaterials[12]與連續(xù)激光不同，脈沖激光工作時是將能量壓縮并以脈沖的形式發(fā)射出去，因此脈寬越窄，其峰值功率越高。一般我們可以將脈沖寬度小于10ps的激光看成超短脈沖激光，它們脈沖寬度極孝作用時間極短以及能量密度極高，因此利用超短脈沖激光加工在加工時間內(nèi)材料內(nèi)部熱擴散很小，產(chǎn)生的熱能量較少，會避免傳統(tǒng)長脈沖激光加工時熱效應(yīng)對加工區(qū)域周圍材料的影響。同時利用超短脈沖激光加工時，可以對加工區(qū)間進行精確的把控。例如采用飛秒激光加工時，當(dāng)激光能量高于材料燒蝕閾值時，材料表面發(fā)生損傷，由于飛秒激光能量為高斯分布，理論上的燒蝕區(qū)域為光斑中心能量集中區(qū)域，最小直徑大約為中心波長的十分之一。因此，可以實現(xiàn)納米尺度下的加工[13]。1996年B.N.Chichkov等人[14]研究了不同脈寬的激光加工材料的效果。如圖1.2所示，分別為200fs，80ps以及2.2ns脈寬下激光加工的鋼薄層材料表面SEM圖，可以看出隨著脈寬的逐漸縮短，加工區(qū)域四周越來越光滑，效果越來越好。圖1.2不同脈沖寬度加工金屬材料的效果圖(a)飛秒激光；(b)皮秒激光；(c)納秒激光[14]Figure1.2Effectoflaserprocessingmetalmaterialswithdifferentpulsewidth(a)Femtosecondlaser(b)Picosecondlaser(c)Nanosecondlaser[14]

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文31.1.2激光誘導(dǎo)正向轉(zhuǎn)移技術(shù)激光的發(fā)展促進了各種激光加工技術(shù)的進步，除了宏觀上傳統(tǒng)的激光加工領(lǐng)域，如激光切割，激光打標(biāo)，激光焊接等有了較大的提升，激光微精細加工等新型領(lǐng)域也有了十足的發(fā)展。其中激光誘導(dǎo)正向轉(zhuǎn)移技術(shù)（LIFT技術(shù)）作為一種新型激光微加工技術(shù)，更是受到越來越多學(xué)者的關(guān)注與研究。激光誘導(dǎo)正向轉(zhuǎn)移技術(shù)主要是利用激光燒蝕薄膜材料，使其發(fā)生相變，同時誘導(dǎo)這些材料進行定向轉(zhuǎn)移、沉積，以制作微圖形、微結(jié)構(gòu)的技術(shù)，如圖1.3。圖1.3激光誘導(dǎo)正向轉(zhuǎn)移示意圖Figure1.3Schematicdiagramoflaser-inducedforwardtransfer激光誘導(dǎo)薄膜正向轉(zhuǎn)移原理如下，整個過程主要分為三個階段[15]：首先高能量的激光穿過透明的轉(zhuǎn)移基片而聚焦在薄膜上（薄膜預(yù)先通過化學(xué)沉積或磁控濺射等方法生長制備在轉(zhuǎn)移基片上作為源膜），薄膜表面溫度迅速升高；作用區(qū)域內(nèi)的薄膜發(fā)生熔化，甚至汽化等現(xiàn)象并從襯底上剝離脫落；這些脫落的材料沉積到在下方平行放置的接收基片上。通過控制激光束的參數(shù)，可以在基片上沉積得到需要的微圖形、微陣列等，從而實現(xiàn)微納尺度下的精細可控加工。LIFT技術(shù)應(yīng)用廣泛，誘導(dǎo)的激光可以是納秒激光、皮秒激光或者飛秒激光，轉(zhuǎn)移的薄膜材料不僅可以是金屬薄膜，也可以是半導(dǎo)體、有機分子材料，甚至具有生物活性的材料等，因此在很多領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。另外由于激光的一系列優(yōu)良特性，使得LIFT技術(shù)具有獨特的特征優(yōu)勢：1.激光穿過透明襯底照射在薄膜上，直接進行沉積，可以在接收端按照需求制備特定的微圖形，微陣列，并且可以通過對激光束的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)多種加工目

【參考文獻】：
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本文編號：3023664