發(fā)布時(shí)間：2018-06-19 02:10

  本文選題：Sipe-Drude模型 + 表面等離子體激元��； 參考：《物理學(xué)報(bào)》2017年10期

【摘要】：基于Sipe-Drude模型和表面等離子體激元(SPP)的干涉理論分別對(duì)單脈沖飛秒激光誘導(dǎo)硅表面形成低頻率周期性波紋進(jìn)行分析研究.探究了波長(zhǎng)800 nm、脈寬150 fs的單個(gè)飛秒激光燒蝕硅造成不同激發(fā)水平下波紋形貌的變化,考慮到材料的光學(xué)性質(zhì)變化(由Drude模型得到的介電常數(shù)變化),引入包含雙溫方程的電子數(shù)密度模型.計(jì)算結(jié)果表明,Sipe-Drude和SPP理論都適用于分析和解釋高激發(fā)態(tài)下周期性波紋,但Sipe-Drude理論更適合分析更為廣泛的周期性波紋結(jié)構(gòu).同時(shí),波紋延伸方向總是垂直于入射激光偏振方向,其空間周期略小于激光波長(zhǎng),并受到入射激光通量的影響.在激光通量為0.38 J/cm~2時(shí),波紋周期達(dá)到最小值.另外,還得到了不同入射角度的波紋周期變化情況,并在不同偏振態(tài)下隨入射角度增大時(shí)波紋周期呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì).該研究對(duì)于理解飛秒激光造成硅表面形成周期結(jié)構(gòu)及其在加工硅材料領(lǐng)域具有重要參考意義.
[Abstract]:Based on the Sipe-Drude model and the surface plasmon SPP theory, the low frequency periodic ripples on silicon surface induced by single pulse femtosecond laser are studied. A single femtosecond laser ablation of silicon with a wavelength of 800 nm and a pulse width of 150 fs has been investigated. Considering the change of the optical properties of the material (the change of dielectric constant obtained from the Drude model), an electron number density model containing the two-temperature equation is introduced. The results show that both Sipe-Drude and SPP theories are suitable for the analysis and interpretation of periodic ripples in high excited states, but the Sipe-Drude theory is more suitable for the analysis of more extensive periodic ripple structures. At the same time, the ripple extension direction is always perpendicular to the polarization direction of the incident laser, and its spatial period is slightly smaller than the wavelength of the laser, which is influenced by the incident laser flux. When the laser flux is 0.38 J / cm ~ 2, the ripple period reaches the minimum. In addition, the variation of ripple period with different incidence angles is obtained, and the variation trend of ripple period is opposite with the increase of incidence angle in different polarization states. This study has important reference significance for understanding the periodic structure of silicon surface caused by femtosecond laser and its application in the field of processing silicon materials.
【作者單位】： 電子工程學(xué)院脈沖功率激光技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：脈沖功率激光技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金(批準(zhǔn)號(hào):SKL2014ZR03)資助的課題~~
【分類(lèi)號(hào)】：TN249

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本文編號(hào)：2037877