本文關(guān)鍵詞：飛秒激光制備硅微納結(jié)構(gòu)的機(jī)理及應(yīng)用研究　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：當(dāng)固體材料的尺寸縮小到微納米量級(jí),會(huì)展現(xiàn)出特殊的光學(xué)性能、表面活性等物理及化學(xué)性質(zhì),因此得到了科研界的廣泛關(guān)注。常見的微納米結(jié)構(gòu)有表面微納結(jié)構(gòu)、納米粒子等,而傳統(tǒng)的制備微納結(jié)構(gòu)手段主要有光刻工藝、自組織工藝、微機(jī)械工藝等等,但這些制備手段存在制備工藝復(fù)雜,操作自由度低等問題。隨著飛秒脈沖激光的出現(xiàn),為微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù)提供了一種新的思路,由此出現(xiàn)了激光自誘導(dǎo)表面微納結(jié)構(gòu)、液相激光燒蝕法等制備微納結(jié)構(gòu)的新方法。激光加工技術(shù)有著工藝步驟簡(jiǎn)單、可控性和穩(wěn)定性都較強(qiáng)的特點(diǎn),使得激光制備微納結(jié)構(gòu)技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景。但由于飛秒激光脈沖與固態(tài)材料之間復(fù)雜的物理過程,使得上述激光制備微納結(jié)構(gòu)技術(shù)在理論上或者應(yīng)用上存在著一些問題。而本論文的工作就試圖解決激光誘導(dǎo)表面結(jié)構(gòu)技術(shù)和液相激光燒蝕法這兩種微納結(jié)構(gòu)激光制備方法中存在的不足。激光誘導(dǎo)表面結(jié)構(gòu)技術(shù)自從80年代出現(xiàn)以來,其初始形成過程的物理模型始終沒有被清晰地展示。本文中,我們實(shí)驗(yàn)上向硅單晶100面照射不同偏振的脈沖序列,通過研究誘導(dǎo)微納周期結(jié)構(gòu)的方向與激光脈沖偏振方向的依賴性,證實(shí)了在表面微納周期結(jié)構(gòu)形成之前會(huì)先誘導(dǎo)形成一層改性層。結(jié)合基于Drude模型的理論分析和激光作用后表面的XRD、EDS譜圖,我們提出了一個(gè)嶄新的基于粗糙晶格缺陷層激光與表面等離子體波耦合干涉模型,“晶格缺陷層”作為改性層在表面周期微納結(jié)構(gòu)形成過程中起到種子作用。該工作補(bǔ)充了激光誘導(dǎo)表面結(jié)構(gòu)中初始形成過程的物理模型,為將來激光誘導(dǎo)表面結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展有著積極意義。液相激光燒蝕法技術(shù)制備微納結(jié)構(gòu)粒子,具有適用性廣、清潔環(huán)保及可制備材料多樣性等特點(diǎn),被認(rèn)為是一種具有廣闊應(yīng)用前景的微納結(jié)構(gòu)制備新技術(shù),但制備效率較低限制了其實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。本文中,我們首創(chuàng)地集合微流控技術(shù)與液相激光燒蝕法二者技術(shù)上的優(yōu)勢(shì),通過激光燒蝕微流控芯片中硅靶實(shí)現(xiàn)迅速高效地制備大尺寸晶格型和小尺寸圓球型納米粒子。并且采用掃描電子顯微鏡、吸收光譜、發(fā)射光譜等測(cè)試手段對(duì)其形貌結(jié)構(gòu)及分布情況進(jìn)行表征,實(shí)驗(yàn)上得了硅微納粒子制備效率對(duì)激光燒蝕功率與微流速率的依賴關(guān)系。最值得注意的是該方法成功地將液相激光燒蝕法最高制備效率提高到87.5 mg/min,對(duì)液相激光燒蝕法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)有著實(shí)際的意義。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN249

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