發(fā)布時(shí)間：2021-10-29 11:14

　　隨著微細(xì)制造技術(shù)的快速發(fā)展,具有特定表面微納結(jié)構(gòu)的功能器件的高效制備逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)。由于飛秒激光具有極高的峰值功率和超快作用時(shí)間,通過(guò)簡(jiǎn)單的激光輻照方法,可以在任何材料表面上制備出亞微米級(jí)周期表面結(jié)構(gòu),在光子學(xué)、等離子體學(xué)、光電子學(xué)、熱輻射源和生物光學(xué)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。因此,針對(duì)飛秒激光誘導(dǎo)表面周期性條紋結(jié)構(gòu)的形成及演化機(jī)制進(jìn)行研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。為了揭示了硅表面LIPSS條紋結(jié)構(gòu)形成及演化的內(nèi)在機(jī)制,本文從激光與物質(zhì)相互作用的角度出發(fā),根據(jù)電離速率方程、麥克斯韋方程研究了飛秒激光作用下硅表面自由電子的產(chǎn)生機(jī)制、時(shí)空分布規(guī)律及其演化機(jī)制,獲得了激光輻照表面等離子體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及其入射激光能量分布的影響。然后根據(jù)固體物理、量子力學(xué)的相關(guān)理論,綜合考慮了激光與物質(zhì)相互作用過(guò)程中的相關(guān)電離機(jī)制以及電子-晶格弛豫過(guò)程,根據(jù)電離速率方程、雙溫模型、Drude模型及等離子體激元對(duì)入射激光能量分布的影響,對(duì)飛秒激光輻照單晶硅的超快作用過(guò)程進(jìn)行分析,建立了飛秒激光輻照單晶硅制備表面周期性微納條紋結(jié)構(gòu)的仿真模型。通過(guò)仿真研究了能量耦合過(guò)程中靶材的瞬時(shí)熱物性參數(shù),例如電聲耦合... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

表面散射波與入射激光發(fā)生干涉形成干涉條紋1977年，Isenor[10]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文以產(chǎn)生復(fù)雜的電場(chǎng)分布，從而驅(qū)動(dòng)局域等離子體振蕩。這些振蕩將在更強(qiáng)的熱量，其對(duì)材料表面的侵蝕導(dǎo)致條紋結(jié)構(gòu)的“溝壑”形成。Sipe[11]等人將激光誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)的每個(gè)傅里葉分量與相應(yīng)的薄膜表面下能傅里葉分量聯(lián)系起來(lái)，討論了產(chǎn)生的電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)及其與周期性的簡(jiǎn)單”表面散射波”模型的關(guān)系，建立了激光制備出表面周期性微構(gòu)的理論。理論表明了材料表面粗糙度（限制在一個(gè)高度遠(yuǎn)小于激光域）引起的表面散射波與入射激光相互干涉導(dǎo)致能量周期性沉積，進(jìn)稱性破壞的原因。1998 年，Varel[13]等人使用質(zhì)譜法研究了飛秒激光燒蝕藍(lán)寶石時(shí)正離子速度分布。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用飛秒激光輻照藍(lán)寶石表面，在燒蝕區(qū)域的到了空間周期為 790nm 的 LIPSS 條紋結(jié)構(gòu)，這是研究者第一次使用飛導(dǎo)出亞波長(zhǎng)條紋結(jié)構(gòu)，如圖 1-2 所示。

的形成機(jī)制是表面等離子體激元(SPP)與而后在靶材表面形成周期性沉積的結(jié)果。光耦合起著至關(guān)重要的作用。他們提出了表面介電常數(shù)、電子濃度和電子碰撞時(shí)間真驗(yàn)證了該方法的有效性，該方法對(duì)超短離機(jī)理具有重要意義。秒激光誘導(dǎo)的 LIPSS 進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研光脈沖序列（如圖 1-4 所示）誘導(dǎo)形成表激光時(shí)間整形的子脈沖延時(shí)接近光學(xué)聲子發(fā)光學(xué)聲子振蕩主導(dǎo)下的超快相變并獲得傳統(tǒng)相變（聲學(xué)聲子主導(dǎo)）。時(shí)間脈沖整晶格耦合的特征時(shí)間尺度，從而控制飛秒激光時(shí)空整形所產(chǎn)生的特殊物理效應(yīng)/作用高表面微納結(jié)構(gòu)加工精度和質(zhì)量。他們課延時(shí)可在銅表面可獲得質(zhì)量更好的周期性

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超親水/水下超疏油膜的制備及油水分離性能[J]. 曹思靜,潘子鶴,杜志平,程芳琴.  化工進(jìn)展. 2018(10)
[2]飛秒激光誘導(dǎo)周期性表面結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用[J]. 劉樹(shù)青,胡潔,趙夢(mèng)嬌.  科學(xué)通報(bào). 2016(14)
[3]飛秒激光微通道加工研究進(jìn)展[J]. 蔡海龍,閆雪亮,王素梅,夏博,劉鵬軍,姜瀾.  北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(10)

博士論文
[1]金屬—電介質(zhì)—金屬微納結(jié)構(gòu)吸收與透射增強(qiáng)研究[D]. 王偉.浙江大學(xué) 2017
[2]飛秒激光誘導(dǎo)硅表面微納結(jié)構(gòu)幾何形貌調(diào)控實(shí)驗(yàn)研究[D]. 紀(jì)煦.北京理工大學(xué) 2015
[3]飛秒激光誘導(dǎo)硅表面微納結(jié)構(gòu)研究[D]. 楊明.南開(kāi)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]表面功能性微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的飛秒激光加工[D]. 譚旭東.北京理工大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3464549