强激光与粒子束
彊激光與粒子束
강격광여입자속
HIGH POWER LASER AND PARTICLEBEAMS
2014年
11期
203-209
,共7页
谢长鑫%李晓红%朱敏%杨永佳%邱荣
謝長鑫%李曉紅%硃敏%楊永佳%邱榮
사장흠%리효홍%주민%양영가%구영
纳秒激光%单晶硅%微结构%表面张力
納秒激光%單晶硅%微結構%錶麵張力
납초격광%단정규%미결구%표면장력
nanosecond laser%silicon%surface microstructures%surface tension
利用Nd∶YAG纳秒脉冲激光(波长532 nm)在空气中对单晶硅表面进行单脉冲辐照,研究了激光能量密度和光斑面积变化对微结构的影响.通过场发射扫描电子显微镜和原子力显微镜(AFM)对样品表征,并对纳秒激光辐照硅的热力学过程进行分析.结果显示:当脉冲激光的能量密度接近硅的熔融阈值且光斑直径小于8μm时,形成尖峰微结构;随着能量密度或光斑面积增大,尖峰结构消失,形成边缘隆起和弹坑微结构.通过流体动力学模型得到微结构形貌的解析解,模拟得到的微结构形貌与实验测得的AFM数据一致.研究表明微结构的形成主要是由于表面张力引起的熔融硅流动.表面张力与表面温度和表面活性剂的质量浓度有关.温度梯度引起的热毛细流作用和表面活性剂浓度引起的毛细作用共同影响下形成尖峰、边缘隆起和弹坑微结构.
利用Nd∶YAG納秒脈遲激光(波長532 nm)在空氣中對單晶硅錶麵進行單脈遲輻照,研究瞭激光能量密度和光斑麵積變化對微結構的影響.通過場髮射掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡(AFM)對樣品錶徵,併對納秒激光輻照硅的熱力學過程進行分析.結果顯示:噹脈遲激光的能量密度接近硅的鎔融閾值且光斑直徑小于8μm時,形成尖峰微結構;隨著能量密度或光斑麵積增大,尖峰結構消失,形成邊緣隆起和彈坑微結構.通過流體動力學模型得到微結構形貌的解析解,模擬得到的微結構形貌與實驗測得的AFM數據一緻.研究錶明微結構的形成主要是由于錶麵張力引起的鎔融硅流動.錶麵張力與錶麵溫度和錶麵活性劑的質量濃度有關.溫度梯度引起的熱毛細流作用和錶麵活性劑濃度引起的毛細作用共同影響下形成尖峰、邊緣隆起和彈坑微結構.
이용Nd∶YAG납초맥충격광(파장532 nm)재공기중대단정규표면진행단맥충복조,연구료격광능량밀도화광반면적변화대미결구적영향.통과장발사소묘전자현미경화원자력현미경(AFM)대양품표정,병대납초격광복조규적열역학과정진행분석.결과현시:당맥충격광적능량밀도접근규적용융역치차광반직경소우8μm시,형성첨봉미결구;수착능량밀도혹광반면적증대,첨봉결구소실,형성변연륭기화탄갱미결구.통과류체동역학모형득도미결구형모적해석해,모의득도적미결구형모여실험측득적AFM수거일치.연구표명미결구적형성주요시유우표면장력인기적용융규류동.표면장력여표면온도화표면활성제적질량농도유관.온도제도인기적열모세류작용화표면활성제농도인기적모세작용공동영향하형성첨봉、변연륭기화탄갱미결구.
