YAG激光辐照下单晶硅表面结构变化的研究

将功率为实20~30W、波长为1064nm的YAG激光束照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上有特殊的网孔状结构。从分析激光与硅材料相互作用的原理来解释孔内侧壁上网孔状结构形成的原理。通过优化激光加工的条件,使我们获得了稳定的低维量子结构的和较强发光的样品。     

激光作用生成的网孔硅结构

作者结合量子受限效应,提出纳硅晶与氧化硅界面态发光模型来解释激光作用生成的纳米网孔壁结构的强荧光效应。将功率为50W、波长为1064nm的YAG激光束(束斑直径0.05mm)照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上,有很特殊的网孔形结构,其中的网孔壁厚为纳米尺度,这里有很强的受激荧光发光效应,发光峰中心约在700nm处。我们将激光与硅样品的作用隔离于无氧化的环境里,分别比较了将硅样品浸入酒精、氢氟酸和水中的激光加工结果,其发光情况证实了该发光模型的真实性。优化激光加工的条件,我们获得了较强发光的样品。     

激光作用于单晶硅样品后的强荧光效应

将功率为75W、波长为1064nm的YAG激光束照射在单晶硅样品上,形成的孔状结构有很特殊的表面形貌.特别是在孔内的侧壁上,有很特殊的网孔形结构,这里有很强的受激荧光发光效应,光致荧光谱峰在710nm处.本文中介绍了单纯激光加工生成多孔硅和纳晶硅样品的方法,观察和分析了样品中的低维纳米结构、氧化分布及其发光特性,特别注意到样品孔洞中的侧壁上的网孔形结构的强荧光效应.我们用量子受限效应结合硅晶与氧化硅界面态复合的综合模型来解释其光致发光的增强机理.     

激光作用生成的纳晶硅与氧化硅界面态发光模型

我们结合量子受限效应,提出纳硅晶与氧化硅界面态发光模型来解释激光作用生成的纳米网孔壁结构的强荧光效应.将功率为50W、波长为1 064nm的YAG激光束(束斑直径0.05mm)照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上,有很特殊的网孔形结构,其中的网孔壁厚为纳米尺度,这里有很强的受激荧光发光效应,发光峰中心约在700nm处.我们将激光与硅样品的作用隔离于无氧化的环境里,分别比较了将硅样品浸入酒精、氢氟酸和水中的激光加工结果,其发光情况证实了该发光模型的真实性.优化激光加工的条件,我们获得了较强发光的样品.     

激光辐照单晶硅生成低维纳米结构及其Raman光谱分析

用激光辐照法加工单晶硅样品而生成的低维结构具有较高稳定性及较强光致荧光(PL)谱峰等特点.进一步分析样品的拉曼光谱峰位频移及半高宽变化,对其纳米结构的尺寸进行了表征和指认.     

光子作用所形成的硅锗合金的多孔结构及其发光特性

将功率为75W、波长为1 064nm的YAG激光的散焦束斑辐照在SiGe合金表面上能够形成多孔硅锗结构,其硅纳晶和锗纳晶的尺寸和形貌有自身的特点.用514nm激光激发,在600nm到900nm波长范围有较强的光致荧光.与化学刻蚀方式生成的多孔硅锗样品相比较,其荧光发光的频谱分布较复杂.当激光辐照到锗纳晶颗粒较多的地方,荧光发光谱分布延伸至红外区域.文中分析了发光的机理,检测出光致荧光的增强与氧化硅表面无关,主要来自硅纳晶和锗纳晶的表面态.指出了激光辐照方式加工样品的优点.     

半导体激光辐照对痢疾杆菌耐药性的影响

采用４００ｍＷ近红外ＬＤ激光辐照志贺氏福氏痢疾杆菌，研究证明，ＬＤ激光辐照引起了高耐药性能的痢疾杆菌致死以及耐药性的降低。实验中采用菌落计数法优于抑菌圈法。     

用载能离子束辐照技术制备的激光晶体光波导

激光晶体是重要的激光增益介质．光波导结构是集成光子学的基本元件之一．利用载能离子柬辐照技术,可以在激光晶体材料中制备光波导结构,进而实现微型的波导激光．本文综述了载能离子辐照技术制备激光晶体光波导的基本原理与方法,以及离子束对晶体波导微荧光性能的影响,介绍了晶体波导激光的最新研究进展．最后,展望了离子辐照激光晶体光波导研究的未来发展方向．     

纳秒激光加工生成硅量子点的发光性质研究

该文报道氧气、氮气或空气等不同氛围中用纳秒脉冲激光在硅基上加工生成量子点结构,发现这些样品在700 nm波长附近均有增强的光致发光(Photoluminescence,PL),且各样品的PL峰很相似;经适当退火处理后,在某些样品上观察到随机受激发光.通过第一性原理计算,发现各种量子点结构表面的成键类型与密度是形成PL发光增强的关键,并由此提出相应的物理模型.     

激光辐照效应的研究型物理实验探索

介绍了激光辐照效应研究型物理实验的教学探索实践，利用CO2激光对石英玻璃元件表面进行辐照处理，实现对元件亚表面裂纹等缺陷的修复，另外对CO2激光辐照热效应过程进行了理论解释。该实验可作为高年级本科生的专业选修实验，以及课程设计或毕业设计的研究型实验，对培养和锻炼学生的创新能力，发挥学生的主观能动性等都有重要的意义。     

脉冲激光作用于硅的受激发光特性

用脉冲激光作用在硅基上产生表面等离子体波,在氧气和空气氛围中加工生成硅氧化量子点结构,有很强的光致荧光(PL)发光,发光效率可达20%;经高温快速退火处理后,在700 nm波长邻域观察到受激发光峰,检测到明显的光学增益和阈值行为,其受激发光峰最窄的半高宽可达0.5 nm。通过第一性原理模拟计算,发现硅氧化量子点结构表面钝化成键的类型与密度是形成受激发光的关键,并由此提出相应的物理模型。     

激光诱变生物效应机理探讨

提出在激光生物工程中应如何预选激光参数,并对激光诱变生物效应的机理进行了探讨.     

强激光作用下单晶硅的热畸变特性研究

高功率激光已经广泛应用于核聚变、激光加工、激光化学以及材料处理等领域.在强激光的辐照下,由于大量光子进入材料体内被吸收,局部蓄热,因而形成较大的温度场梯度.考虑到有限厚介质的表面热对流,利用格林函数方法理论计算了硅基板的三维温度分布和热变形,给出了硅基板温度分布和热变形跟基片半径和厚度的关系表示式以及关系曲线图.计算结果表明:温升不仅与介质的吸收系数密切相关,而且与对流换热系数有关.在激光照射的初始阶段,基片热变形量迅速增加;其后,随着激光照射时间的增加,热变形增加量逐步变缓.     

结晶硅材料的单脉冲和多脉冲激光损伤研究

对半导体材料硅的单脉冲和多脉冲激光损伤现象进行研究,实验结果表明多脉冲激光辐照的损伤阈值比单脉冲的少,且多脉冲激光损伤阈值是与脉冲重复频率相关的,随脉冲重复频率增大而减少,说明损伤过程中累积效应的存在。根据实验结果和理论计算,我们指出热积累并不是损伤阈值降低的唯一原因,并对可能的损伤机理进行了讨论。     

Ar^＋激光的压缩照射研究

A_r~ 激光照射泡沫塑料、肉、脂肪、人体,有明显的压缩照射效应。对A_r~ 激光的压缩照射进行了理论分析。理论与实验相一致,讨论了A_r~ 激光的人体压缩照射。     

单晶硅微观力学性能研究

本文介绍了在纳米硬度计上进行的单晶硅微压痕测试实验及结果分析,以对单晶硅的微观力学性能有所认识。微压痕测试表明：单晶硅的弹性模量在压入载荷小于2400μN的范围内随载荷变化而波动变化：而在压入哉荷大于2400μN后保持相对的稳定值（约为214GPa）;单晶硅的表面硬度在压入栽荷小于1000μN的范围内随载荷变化而线性增大,而后突然降低并保持相对的稳定值（135GPa-15GPa）;单晶硅在纳米压入过程中,材料的破坏形式为脆性破裂,并且随压入载荷的增大而在压痕边沿产生堆积,堆积程度亦逐渐增大。     

LD端面泵浦激光晶体热效应分析

针对二极管激光器端面泵浦Nd:YVO晶体工作特点,提出矩形各向异性激光晶体热模型.在晶体周边冷却,两通光面绝热情况下,通过求解泊松热传导方程,得出了矩形截面Nd:YVO4激光晶体的温度分布,进而求解Nd:YVO4激光晶体端面热膨胀量.研究结果表明,在泵浦功率为18W时,激光晶体泵浦面最高升温344.4K,最大热形变量2.85μm.对激光晶体温度场分布和端面热形变的研究,为解决晶体热效应提供了理论基础.     

强激光辐照下硅材料的温度分布研究

激光辐照光电系统极易造成光电探测器件的干扰或破坏。为此研究了连续强激光对半导体材料的辐照效应,应用积分变换的方法,建立了平顶型的连续激光辐照硅材料的二维非稳态温度分布模型。研究发现：圆形平顶激光辐照硅材料靶,激光作用区域内的温度由光斑中心向四周逐渐降低,在作用区域边缘处温度变化比较明显;不同辐照时间下对应的靶材前表面温度的整体分布情况是大致相同的;在一定的激光功率密度和辐照时间条件下,材料靶表面的温升和靶材半径负相关。     

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.     

单晶硅衬底上金刚石成核密度的研究

本文研究了用热灯丝化学气相沉积方法在单晶硅衬底上制备金刚石薄膜时其成核密度与制备条件的关系。结果表明,衬底表面状态、衬底温度、灯丝温度、灯丝与衬底表面间距离等对金刚石成核密度有明显的影响,且表面状态的影响最大。