纳秒强激光烧蚀铝靶的数值模拟研究

为研究强激光对金属表面的破坏效应,文中利用热传导理论和相变的等效温度处理方法,建立了激光烧蚀金属过程的二维计算模型,并利用有限元分析方法对纳秒单脉冲强激光作用铝靶过程进行了数值模拟计算,获得了激光辐照下铝靶烧蚀形状和温度场分布特征. 结果表明,在激光单脉冲能量一定的情况下,脉宽越长,烧蚀形状愈加细长;大光斑的烧蚀半径要小于光斑尺寸,且光斑增大到一定程度后烧蚀半径因功率密度下降而减小.     

强激光烧蚀铝靶实验及数值模拟

为研究强激光对金属铝靶的毁伤效应及作用规律,进行了不同能量强脉冲激光烧蚀铝靶实验。采用纹影高速照相技术,观察了激光作用铝靶过程中形成的溅射产物和冲击波流场,获得了不同激光能量作用下铝靶的烧蚀特征。建立了强激光烧蚀铝靶的2维计算模型,对脉冲激光作用铝靶过程进行了数值模拟计算,获得了激光脉冲能量对铝靶烧蚀深度的影响规律。对连续强激光大光斑烧蚀铝靶过程进行了数值模拟计算,对比分析了有重力和无重力作用下烧蚀深度以及烧蚀形貌特征。结果表明,在重力作用下烧蚀深度小于无重力作用下的情况,而烧蚀面积大于无重力作用下的烧蚀面积。      

脉冲激光烧蚀金属氧化物的发光光谱

研究了３５５ｎｍ脉冲激光烧蚀Ｌａ２Ｏ３,ＭｎＯ２,ＬｉＭｎ２Ｏ４,Ｌａ０．６７Ｃａ０．３３ＭｎＯ３等金属氧化物体系产物的发光光谱,观察到了激发态Ｌａ,Ｌａ＋,ＬａＯ以及Ｍｎ等粒子的发光谱线或谱带。在Ｏ２和Ａｒ气氛中,各谱线（带）的强度迅速下降。激光能量密度的增加可以改变羽状物中Ｌａ＋,Ｌａ和ＬａＯ的相对强度。对多组分金属氧化物攻蚀的结果与单组分金属氧化物类似。     

脉冲激光烧蚀靶材等离子体羽辉的动力学模拟

初步建立脉冲激光烧蚀靶材的理论模型,根据流体力学的质量连续性、动量守恒和能量守恒这三个基本方程,研究高能脉冲激光照射靶材产生等离子体的物理特性,采用差分法和Pichard迭代法,求解带特定边界条件的流体力学三方程,得出已喷射等离子体的温度、密度和速度的分布的迭代方程,并用计算机进行了数值模拟,得出一些有意义的结论。     

脉冲激光烧蚀过程中等离子体屏蔽的形成

脉冲激光烧蚀技术被广泛应用于诸多领域,特别是在微电子/光电子器件、纳米材料制备以及新型元器件制备等领域有着重要的地位,并具有很大的发展潜力。对脉冲激光烧蚀过程中等离子体屏蔽现象的分析将有利于激光烧蚀技术的进一步发展。本文建立了一维半导体Ge激光烧蚀模型,对紫外激光烧蚀半导体Ge的过程进行了模拟,并对等离子体屏蔽现象前后蒸汽的数密度、速度和温度的时空演化进行分析,观察到冲击波形成过程,并发现蒸汽密度,温度,速度的爆发不是同时的。     

超短脉冲激光对岩石烧蚀量的研究

超短脉冲激光与岩石之间的相互作用是激光钻井破岩过程中的本质过程,该过程除了与岩石成分和岩石所处的外部环境有关外,还与激光入射条件有关。文中以红砂岩和大理岩作为研究对象,对激光入射频率和发次对烧蚀量的影响进行了初步研究。结果发现,烧蚀量与激光入射频率和发次有很大关系。此外,浸水后的烧蚀量明显大于干燥状态下的烧蚀量。     

超快脉冲激光烧蚀过程中的靶材温度分布

讨论了超快脉冲激光烧蚀靶材时的烧蚀特性及激光频率对温度分布的影响．从包含热源项的导热方程出发，详细研究了在纳秒级脉冲激光作用下单次脉冲和多次脉冲时靶材表面温度的变化规律．结果表明，用超快脉冲激光制膜可以有效地减小烧蚀期间靶材温度的大幅度波动．从而为克服传统PLD制膜技术上的制膜厚度的不均匀及大颗粒粒子的产生从理论上提供了依据。     

超短脉冲激光烧蚀熔融硅的理论模型

在Fokker_Planck方程的基础上,对超短脉冲激光烧蚀熔融硅的机理进行分析研究,建立了雪崩电离、多光子吸收电离导致的熔融硅烧蚀机理的数学模型。其计算得出的激光能量密度和临界烧蚀阀值与实验结果很好的吻合,定量解释了超短脉冲激光对熔融硅烧蚀损伤微观过程的影响。     

脉冲激光烧蚀Hg0.8Cd0.2Te晶体过程的分析

文中测量了Hg0.8Cd0.2Te靶在波长为1064nm、脉宽10ns的脉冲激光辐照下的蒸发损伤阈值,理论计算值与实验结果符合得很好．进而根据能量守恒定律数值计算了Hg0.8Cd0.2Te的蒸发温度。     

背景气压对纳秒脉冲激光烧蚀半导体Ge的影响

为了深入理解在纳秒激光烧蚀半导体材料过程中背景气压对烧蚀过程以及羽流膨胀动力学特性的影响,本文利用一维激光烧蚀和流体动力学耦合模型,对不同He气压下的纳秒脉冲激光烧蚀半导体Ge的过程进行了模拟计算.结果表明：在氦气环境下,背景气压的变化对辐照在靶面的激光能量影响较小,因此靶面蒸发率、靶面温度和靶面烧蚀深度对气压变化的敏感程度较低;同时,背景气压的增大抑制了羽流膨胀,使羽流膨胀速度减小.计算结果和分析对于优化纳秒激光烧蚀半导体时背景环境气压具有理论指导意义.     

Control of Deposition Processes and Structures of Fibroin Nanofilms by IR Pulsed Laser Ablation

1 Results Protein thin films gather increasing interests in various biomedical-related materials including surface treatment of implants and bio-tips.Processes via colloid chemical routes such as simple adsorption,dip-or spin coating enable formation of protein thin films on various substrates.Related methods are facile andconvenient without sophisticated instrumentation but not without restriction.Typical drawbacks are limited solubility of the film-forming species and wettability determined by the com...     

氩环境气压对激光烧蚀沉积纳米硅薄膜形貌的影响

采用脉冲激光烧蚀技术在氩气环境下制备了纳米硅薄膜,研究了环境气体压强对纳米硅薄膜表面形貌的影响. 结果表明,当环境气压小于50 Pa时,薄膜表现为常规的量子点镶嵌结构;当环境气压大于50 Pa时,薄膜中出现类网状的絮结构,继续增大氩气压,絮结构逐渐增大,且其隙度增大. 指出该现象与在激光烧蚀过程中纳米硅团簇的形成过程有关.     

脉冲激光烧蚀氩晶体颗粒的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对氩晶体颗粒在皮秒脉冲激光照射下内部发生的传热过程以及相变现象进行模拟研究.通过记录氩原子速度和原子位置随时间的变化情况分析了颗粒内热量的传递过程,并计算了单位体积内氩原子数目的空间分布情况以及随时间的变化规律,从而分析了颗粒内部的相变过程.研究结果表明:当激光强度较低时,晶体内部仅仅发生传热过程而没有熔化发生,加入的激光能量随时间由外向内传递;当激光强度增加到足够晶体熔化的时候会发生相变,此时固液相态之间并没有明显的界面,而是存在一个纳米级别的过渡区域;当照射的激光强度增加时,过渡区域的移动速度和移动深度都将增加.     

脉冲激光烧蚀沉积纳米Si膜动力学研究现状

Si基纳米材料在半导体光电集成领域有着十分诱人的前景,脉冲激光烧蚀技术是目前材料界和分析界最有前景的技术之一.介绍了脉冲激光烧蚀沉积Si基纳米材料的基本原理,从实验和理论方面对其动力学研究现状进行了综述.     

缓冲气体对激光烧蚀制备掺 Er 纳米 Si 晶薄膜结构特性的影响

采用 XeCl 脉冲准分子激光器,保持激光脉冲比为1:3,分时烧蚀Er靶和高阻抗单晶Si靶,在10 Pa的Ne气环境下沉积了掺Er非晶Si薄膜. 在氮气保护下,分别在1 000℃,1 050 ℃和1 100℃温度下进行30 min热退火处理. 对所得样品的Raman谱测量证实,随着退火温度的升高,薄膜的晶化程度提高;利用扫描电子显微镜观测了所制备的掺Er纳米Si晶薄膜的表面形貌,并与相同实验参数、真空环境下烧蚀并经热退火的结果进行了比较. 结果表明,Ne气的引入,使形成轮廓明显的掺Er纳米Si晶粒的退火温度降低,有利于尺寸均匀的晶粒的形成.     

激光烧蚀制备纳米Si晶粒的激光能量密度阈值

在10 Pa的Ar环境气氛下,采用脉冲激光烧蚀方法在玻璃或单晶Si(111)衬底上制备了纳米Si晶薄膜. 为了确定能够形成纳米Si晶粒的激光能量密度阈值,在0.40～1.05 J/cm2内实验研究了激光能量密度对纳米Si晶粒形成的影响. 扫描电子显微镜(SEM)测量证实,随着激光能量密度的减小,所形成的纳米Si晶粒数目逐渐减少. 当激光能量密度低于0.43 J/cm2时,衬底表面不再有纳米Si晶粒形成. 从激光烧蚀动力学角度出发,对实验结果进行了定性分析.     

紫外脉冲激光对聚氯乙烯（PVC）塑料刻蚀产物的研究

利用四极质谱和离子能量分析器，测定了紫外激光刻蚀ＰＶＣ塑料产生的分子、原子和离子产物的质量分布和各种离子的平动能分布，研究了激光通量对刻蚀的影响，发现离子的产生需要比中性产物有更高的激光阈值，讨论了紫外激光对ＰＶＣ塑料的刻蚀剥离机理。     

利用脉冲激光剥蚀技术制备PZT铁电薄膜

利用脉冲激光剥蚀技术在抛光的硅片上制备出了Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３铁电薄膜．经过淀积后的激光退火工艺，大大改善了这种膜的铁电性．研究了影响薄膜性能的多种因素，利用Ｘ射线衍射，分析了薄膜的结构．测量了薄膜的居里温度和电滞回线