飞秒激光脉冲能量累积优化对黑硅表面形貌的影响

摘要：

在黑硅表面制备的微结构可以使其获得多种表面功能,这些功能在太阳能、探测器等领域具有广泛的应用.因此,黑硅微结构的形成机理及制备条件优化一直是研究关注的焦点.本文的研究发现,随着激光辐照量(提高单脉冲能量或增加积累脉冲数)的增加会遇到形貌尺寸生长的瓶颈效应:过多的能量累积对微结构的优化和控制并没有进一步的作用.理论计算结果表明,产生这一现象的原因是前序飞秒激光脉冲诱导产生的微结构形貌对当前激光脉冲能量的吸收产生了调制,使当前激光脉冲的有效烧蚀效率降低.根据这一飞秒激光烧蚀规律,提出了一种优化表面形貌的新方案——在辐照激光总能量一定的条件下,通过改变激光能量的分配方式(单脉冲能量与脉冲数的组合)可实现表面形貌的优化.这一新的工作方式不但可以提高黑硅的制备效率,而且还有助于减少飞秒加工过程带来的表面缺陷及损伤,并降低加工过程中的能源消耗.这一研究成果对黑硅性能的进一步提升及其工程应用具有重要的意义.

关键词：飞秒激光、微结构、黑硅、表面形貌

所属期刊栏目：66

分类号：TP7;TP3

资助基金：国家自然科学基金61605017;长春市科技计划14KP007;长春理工大学青年科学基金XQNJJ-2015-01;光电信息控制和安全技术重点实验室基金资助的课题. Project supported by the National Natural Science Foundation of ChinaGrant 61605017;the Science and Technology Planning Project of Changchun, ChinaGrant 14KP007;the Young Scientists Fund of Changchun University of Science and Technology, ChinaGrant XQNJJ-2015-01;the Foundation of the Science and Technology on Electro-Optical Information Security Control Laboratory, China

在线出版日期：2017-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：331-339