双飞秒泵浦光束激发下铜及合金薄膜内电子非平衡热输运时间研究

发布时间：2023-10-20 19:49

　　随着纳米金属薄膜在微机械、微电子领域的广泛应用,膜内的热障效应及尺度效应成为限制技术进一步发展的重要因素。因此,对纳米薄膜材料内热效应的研究成为一大研究热点。而飞秒激光的泵浦探测技术为观测、研究微观能量转换与传递过程提供重要手段。本文主要采用飞秒激光的泵浦探测技术观察纳米金属薄膜表面的瞬态反射率变化,分析非平衡热输运现象,研究其弛豫时间。本文的内容主要包括以下几个部分:第一部分简单介绍了金属薄膜内非平衡热输运过程、描述电子温度与晶格温度的双温模型和电子—晶格温度与薄膜表面瞬态反射率的关系。第二部分的工作内容分为两个方面,一方面是建立了双光束飞秒激光泵浦-探测的实验系统,双光束是指利用分束镜将一束泵浦激光分为两束能量相等的泵浦光。这部分介绍了主要实验仪器及其工作原理和实验光路的搭建。另一方面是介绍了实验样品的制备,包括金属靶材、薄膜衬底的选择,磁控溅射镀膜原理、设备及镀膜步骤。第三部分工作是利用双光束泵浦探测试验系统,测量不同泵浦功率、不同厚度下的Cu、Cu-Ag、Al和Ti-Al纳米薄膜样品的表面瞬态反射率随延迟时间的变化曲线,研究膜内非平衡热输运过程,分析电子和晶格的运动规律,讨论电...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究意义及背景
        1.1.1 飞秒激光
        1.1.2 泵浦探测技术
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本论文的研究内容
第二章 金属非平衡热输运理论研究
    2.1 非平衡热输运过程
    2.2 双温模型
    2.3 电子—晶格温度与瞬态反射率的关系
    2.4 本章小结
第三章 双光束飞秒泵浦探测实验光路的搭建及样品制备
    3.1 双光束飞秒级光主要实验装置的选取
        3.1.1 飞秒激光器
        3.1.2 步进电机
        3.1.3 数字锁相放大器
        3.1.4 斩波器
    3.2 激光器的调试准备
    3.3 实验光路的搭建
    3.4 纳米金属薄膜样品的制备
        3.4.1 膜硅衬底的清洗
        3.4.2 磁控溅射镀膜
    3.5 本章小结
第四章 铜及铜银合金薄膜内非平衡热输运时间的研究
    4.1 实验过程
    4.2 铜薄膜厚度的实验影响结果分析
    4.3 铜银合金实验结果
        4.3.1 薄膜厚度的影响结果及分析
        4.3.2 总泵浦功率的影响结果及分析
    4.4 本章小结
第五章 铝及钛铝合金薄膜内非平衡热输运结果分析
    5.1 铝纳米薄膜的结果分析
        5.1.1 薄膜厚度的影响结果及分析
        5.1.2 总泵浦功率的影响结果及分析
    5.2 钛铝合金纳米薄膜的结果分析
        5.2.1 薄膜厚度的影响结果及分析
        5.2.2 总泵浦功率的影响结果及分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究生期间的科研成果



本文编号：3855421