本文關(guān)鍵詞： 空間光整形 激光材料處理 微結(jié)構(gòu)制造　出處：《北京理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，高深寬比的微槽結(jié)構(gòu)也受到越來越多的重視，成為重要的研究課題。傳統(tǒng)的微細(xì)加工技術(shù)不能綜合效率、材料適用性、加工效率、成本等多方面的影響。而超快激光微納制造技術(shù)作為一種高質(zhì)量、高效率、高精度的加工方法被廣泛研究，為大范圍、高效的制造高深寬比的微槽結(jié)構(gòu)提供了可能性。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于通過飛秒激光改性輔助化學(xué)刻蝕的方法來制備高深寬比微槽，并從電子狀態(tài)調(diào)控的角度出發(fā)，采用飛秒激光脈沖序列的空間光整形技術(shù)，在激光傳播方向擴(kuò)大飛秒激光的聚焦區(qū)域，以增大改性區(qū)的深寬比，通過優(yōu)化聚焦位置、能量、掃描速度等，最終實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的高深寬比的微槽加工。本文的創(chuàng)新點(diǎn)： 1.通過飛秒激光改性輔助化學(xué)刻蝕的方法加工高深寬比微槽。首先利用飛秒激光高斯光束在聚焦范圍內(nèi)產(chǎn)生的光絲效應(yīng)在材料內(nèi)部產(chǎn)生高深寬比的改性區(qū)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)只有在一定的能量和掃描速度下，才能產(chǎn)生能被化學(xué)溶液刻蝕的改性區(qū)域，在改性區(qū)形成之后利用與化學(xué)溶液的反應(yīng)將改性區(qū)去除形成微槽。 2.采用飛秒激光脈沖序列的空間光整形技術(shù)，在激光傳播方向擴(kuò)大了飛秒激光的聚焦區(qū)域，在直徑不變的情況下提高聚焦深度，目的在于擴(kuò)大改性區(qū)的深寬比。通過將飛秒激光高斯光束轉(zhuǎn)化為零衍射的貝塞爾光束，在材料內(nèi)部形成了超大深寬比的改性區(qū)，然后通過合適化學(xué)溶液將改性區(qū)去除，形成高質(zhì)量、高深寬比的微槽。 3.基于流體力學(xué)模型對(duì)飛秒激光燒蝕硅時(shí)吸收效效率進(jìn)行計(jì)算，首先，改進(jìn)了基于流體力學(xué)模型的Multi-fs數(shù)值模型，在改進(jìn)模型的基礎(chǔ)上計(jì)算了材料對(duì)入射激光的吸收效率對(duì)能量、波長(zhǎng)的依賴性，并計(jì)算了吸收效率和電子溫度在脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)的實(shí)時(shí)變化圖，發(fā)現(xiàn)吸收效率與電子溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。另外，計(jì)算了相同能量雙脈沖和單脈沖下吸收率隨著能量的變化，并計(jì)算了雙脈沖中第一個(gè)脈沖和第二個(gè)脈沖的吸收效率。發(fā)現(xiàn)在低能量下第一個(gè)脈沖對(duì)第二個(gè)脈沖有增強(qiáng)吸收的作用，在高能量下有抑制作用。
[Abstract]:With the development of micro - electro - mechanical system ( MEMS ) and micro - electronics technology , the micro - groove structure with aspect ratio is more and more attention , it becomes an important research topic . 1 . The high aspect ratio microgroove is processed by femtosecond laser modified auxiliary chemical etching . Firstly , the modified region with high aspect ratio is generated inside the material by using the optical fiber effect generated by femtosecond laser Gaussian beam in the focusing range . 2 . Using the space light shaping technique of femtosecond laser pulse sequence , the focal area of femtosecond laser is enlarged in the direction of laser propagation . In the case of constant diameter , the depth - to - aspect ratio of the modified region is enlarged . The modified region of ultra - large aspect ratio is formed inside the material by converting the femtosecond laser Gaussian beam into zero - diffracted Bessel beam , and then the modified region is removed by appropriate chemical solution to form the micro - groove with high quality and aspect ratio . 3 . Based on the fluid mechanics model , the absorption efficiency of femtosecond laser ablation silicon is calculated . First , the dependence of absorption efficiency on energy and wavelength based on the fluid mechanics model is improved . The absorption efficiency and the electron temperature dependence of electron temperature are calculated . The absorption efficiency and the absorption efficiency of the second pulse are calculated .

【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN249

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1503342