单脉冲飞秒激光对金属薄膜的微纳加工与颜色显示

发布时间：2021-05-08 22:17

　　利用金属纳米结构产生的结构彩色有望彻底改变目前基于喷墨或彩色印刷的显示技术。近二十年来,科研工作者们在飞秒激光加工金属薄膜的实验研究中发现,当金属纳米结构与可见光相互作用时,利用可调控的纳米结构的等离子激元共振吸收性质,可以使金属薄膜在宏观上表现出不同颜色的彩色显示现象。飞秒激光金属薄膜加工技术以其极小的热效应和极高的加工分辨率等显著优势,逐渐取代了传统的加工技术,在精细加工领域有着越来越重要的地位。与此同时,金属纳米结构可实现对颜色调控的这一特殊性质也越来越成为科学家们研究的焦点。本论文基于飞秒激光金属薄膜加工技术和金属纳米结构色彩调控的性质,通过对基于金属—电介质—金属（metal-dielectric-metal,MIM）的多层薄膜结构的加工,实现了不同尺寸的金属纳米孔和金属纳米泡的结构,并研究了不同金属结构呈现彩色的机制,主要研究内容如下:第一,阐述了激光与金属材料的相互作用机理、液相爆破理论和流体动力学理论,从不同层面分析了金属薄膜在飞秒脉冲激光作用后的激发、电离、膨胀及喷射的演变过程。第二,采用中心波长为800nm、重复频率为1KHz的钛蓝宝石飞秒激光作为加工光源,使用单点... 

【文章来源】：深圳大学广东省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 飞秒激光微纳加工的特点
    1.2 飞秒激光加工金属薄膜的研究现状
    1.3 选题的研究意义和目的
    1.4 选题的研究内容和创新点
第2章 飞秒激光加工金属薄膜的理论基础
    2.1 激光与金属材料的相互作用机理
    2.2 液相爆破理论
    2.3 流体动力学理论
    2.4 本章小结
第3章 单脉冲飞秒激光加工金属纳米结构及其色彩调控
    3.1 飞秒激光实验加工系统
        3.1.1 利用LabVIEW开发平台实现单脉冲加工
        3.1.2 利用单脉冲激光加工金属薄膜的优势
    3.2 单脉冲飞秒激光诱导产生纳米泡
    3.3 单脉冲飞秒激光诱导产生纳米孔
    3.4 纳米结构的表征实验
        3.4.1 纳米结构的暗场散射颜色
        3.4.2 利用SEM和 AFM表征纳米结构
    3.5 影响结构彩色的因素
        3.5.1 激光能量密度
        3.5.2 点阵列加工排列周期
    3.6 本章小结
第4章 基于CIE-XYZ色度学系统的结构色研究
    4.1 呈现结构彩色的原因
        4.1.1 结构色
        4.1.2 结构彩色的机理分析
    4.2 1931CIE-XYZ色度学系统
        4.2.1 光谱三刺激值
        4.2.2 CIE1931 色品图
        4.2.3 结构彩色的光谱测量与色品图表征
    4.3 对结构彩色主波长的研究
        4.3.1 主波长和补色波长
        4.3.2 金纳米泡结构散射光光谱色的主波长
        4.3.3 铝纳米孔结构散射光光谱色的主波长
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 主要工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]准积分法构建视觉可感知三维色域的研究[J]. 李彦,杜焱霖,甄丹,李桂苓.  电视技术. 2016(08)
[2]光子晶体的结构色[J]. 张克勤,袁伟,张骜.  功能材料信息. 2010(Z1)
[3]烟叶颜色在1931CIE-XYZ色度系统中的变化[J]. 秦霆镐,陈丽娜,赵刘丽,黄文彬.  湖北农业科学. 2010(04)
[4]基于局域表面等离子体共振效应的光学生物传感器[J]. 肖桂娜,蔡继业.  化学进展. 2010(01)
[5]一维各向异性光子晶体的带隙结构和传输特性[J]. 王瑞,张存喜,聂一行.  光子学报. 2007(01)
[6]硅纳米孔柱阵列的结构和光学特性研究[J]. 许海军,富笑男,孙新瑞,李新建.  物理学报. 2005(05)
[7]飞秒激光在材料微加工中的应用[J]. 张兴权,周建忠,王广龙.  电加工与模具. 2005(01)
[8]不同衬底上的ZnO薄膜紫外光致发光[J]. 张德恒,王卿璞,薛忠营.  物理学报. 2003(06)
[9]分子轨道法（PPP-MO）计算吲哚双碳菁类染料分子的电子结构和电子光谱[J]. 王学杰.  计算机与应用化学. 2000(04)
[10]光源相关色温计算方法的讨论[J]. 代彩红,于家琳.  计量学报. 2000(03)

博士论文
[1]飞秒激光烧蚀钛的过程及其等离子体特性研究[D]. 刘栋.山东师范大学 2016
[2]生物结构色及人工构色研究[D]. 李乙洲.复旦大学 2005

硕士论文
[1]基于飞秒激光的金属微细加工方法与理论研究[D]. 王雷雷.山东理工大学 2016



本文编号：3176089