發(fā)布時間：2017-12-30 07:40

  本文關鍵詞：飛秒激光制備硅微納結構的機理及應用研究　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 飛秒激光 微納結構 硅 表面周期結構 液相激光燒蝕

【摘要】：當固體材料的尺寸縮小到微納米量級,會展現(xiàn)出特殊的光學性能、表面活性等物理及化學性質,因此得到了科研界的廣泛關注。常見的微納米結構有表面微納結構、納米粒子等,而傳統(tǒng)的制備微納結構手段主要有光刻工藝、自組織工藝、微機械工藝等等,但這些制備手段存在制備工藝復雜,操作自由度低等問題。隨著飛秒脈沖激光的出現(xiàn),為微納結構制備技術提供了一種新的思路,由此出現(xiàn)了激光自誘導表面微納結構、液相激光燒蝕法等制備微納結構的新方法。激光加工技術有著工藝步驟簡單、可控性和穩(wěn)定性都較強的特點,使得激光制備微納結構技術有著廣闊的應用前景。但由于飛秒激光脈沖與固態(tài)材料之間復雜的物理過程,使得上述激光制備微納結構技術在理論上或者應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表面結構技術和液相激光燒蝕法這兩種微納結構激光制備方法中存在的不足。激光誘導表面結構技術自從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,我們實驗上向硅單晶100面照射不同偏振的脈沖序列,通過研究誘導微納周期結構的方向與激光脈沖偏振方向的依賴性,證實了在表面微納周期結構形成之前會先誘導形成一層改性層。結合基于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構形成過程中起到種子作用。該工作補充了激光誘導表面結構中初始形成過程的物理模型,為將來激光誘導表面結構技術進一步發(fā)展有著積極意義。液相激光燒蝕法技術制備微納結構粒子,具有適用性廣、清潔環(huán)保及可制備材料多樣性等特點,被認為是一種具有廣闊應用前景的微納結構制備新技術,但制備效率較低限制了其實現(xiàn)工業(yè)化生產。本文中,我們首創(chuàng)地集合微流控技術與液相激光燒蝕法二者技術上的優(yōu)勢,通過激光燒蝕微流控芯片中硅靶實現(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)射光譜等測試手段對其形貌結構及分布情況進行表征,實驗上得了硅微納粒子制備效率對激光燒蝕功率與微流速率的依賴關系。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,對液相激光燒蝕法實現(xiàn)工業(yè)化生產有著實際的意義。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN249

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本文編號：1353982