隨著納米加工技術(shù)的發(fā)展,對加工精度的要求日益提高。利用飛秒激光照射納米小球,可以在待加工基底表面產(chǎn)生局域的近場增強,進而實現(xiàn)超衍射極限的納米加工。本文對金（Au）納米小球和聚苯乙烯（PS）納米小球輔助飛秒激光納米加工進行了系統(tǒng)研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:在Au納米小球輔助飛秒激光納米加工方面。通過時域有限差分法（FDTD）對不同直徑Au納米小球的近場增強進行數(shù)值模擬,得到了近場增強效果隨小球直徑的變化規(guī)律�；谀M結(jié)果進行了實驗研究,實現(xiàn)了超衍射極限的納米孔制備,且發(fā)現(xiàn)激光偏振態(tài)（線偏振和圓偏振）會顯著影響納米孔形狀隨激光能量密度的變化規(guī)律。這是由于在不同能量密度激光輻照下,Au納米小球近場效應和熱效應對納米孔形成的影響程度不同。進一步在Au納米小球所在基底表面引入介電層,可以在基底表面產(chǎn)生不同于傳統(tǒng)納米孔的類蝴蝶狀及類雙環(huán)狀納米結(jié)構(gòu),豐富了納米結(jié)構(gòu)制備的調(diào)控方法。以上研究為硅（Si）基底表面超衍射極限納米結(jié)構(gòu)激光制備的研究和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在PS納米小球輔助飛秒激光納米孔加工方面。通過FDTD方法對不同直徑PS納米小球的近場增強進行數(shù)值模擬研究,獲得了PS納米小球直徑對近場增強效果... 

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

直徑為40nm，80nm和200nm的Au納米小球的近場效率隨激發(fā)波長的變化趨勢圖

（a） （b） （c）圖 1.2 直徑為（a）200 nm，（b）80 nm，和（c）40 nm Au 納米小球輔助能量密度為 185 mJ/cm2的圓偏振飛秒激光在 Si 基底表面產(chǎn)生納米孔的 SEM 圖[8]。1.2.2 飛秒激光參數(shù)對納米孔加工的影響當 Au 納米小球的直徑固定時，飛秒激光的相關(guān)參數(shù)也會影響其在基底內(nèi)部的近場增強和相應的加工效果。Yuto[10]使用線偏振和圓偏振的飛秒激光對 Si 基底表面直徑為 200nm 的 Au 納米小球進行輻照。納米孔的形貌圖如圖 1.3 所示，在線偏振光作用下，產(chǎn)生的納米孔為橢圓形，且橢圓孔的長軸方向平行于激光的偏振方向。在圓偏振光作用下，納米孔為圓形。這是因為不同偏振方向的入射光場將改變 Au 納米小球上電荷累積的空間分布，而當 Au 納米小球產(chǎn)生的近場增強與基底耦合后，基底內(nèi)部的近場分布也發(fā)生相應的改變。

（a） （b） （c）為（a）200 nm，（b）80 nm，和（c）40 nm Au 納米小球輔助能量密度為的圓偏振飛秒激光在 Si 基底表面產(chǎn)生納米孔的 SEM 圖[8]。秒激光參數(shù)對納米孔加工的影響u 納米小球的直徑固定時，飛秒激光的相關(guān)參數(shù)也會影響其強和相應的加工效果。Yuto[10]使用線偏振和圓偏振的飛秒激徑為 200nm 的 Au 納米小球進行輻照。納米孔的形貌圖如圖光作用下，產(chǎn)生的納米孔為橢圓形，且橢圓孔的長軸方向平。在圓偏振光作用下，納米孔為圓形。這是因為不同偏振方 Au 納米小球上電荷累積的空間分布，而當 Au 納米小球產(chǎn)耦合后，基底內(nèi)部的近場分布也發(fā)生相應的改變。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]用于飛秒激光納米加工的TiO2粒子陣列誘導多種基底表面近場增強[J]. 焦悅,陶海巖,季博宇,宋曉偉,林景全.  物理學報. 2017(14)

博士論文
[1]基于電子動態(tài)調(diào)控的時域整形飛秒激光微納加工的理論和實驗研究[D]. 張開虎.北京理工大學 2015



本文編號：2899773