飞秒激光在金属表面诱导高空间波数周期条纹结构的研究

发布时间：2017-12-08 14:26

  本文关键词：飞秒激光在金属表面诱导高空间波数周期条纹结构的研究

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【摘要】：激光诱导材料表面周期条纹结构因具有多种潜在的应用价值(如制备光栅、彩色金属、仿生材料表面等)而受到广泛的关注。特别是随着飞秒激光的出现,材料表面在激光的诱导下不仅形成低空间波数周期条纹结构(0.5(43)/?),而且还形成远小于入射激光波长的高空间波数周期条纹结构((43)/?0.5)。一方面,虽然许多理论开始用于解释高空间波数周期条纹结构的形成,但是有关其形成机理仍然存在很大争议。另一方面,金属比半导体和电介质材料表面更难形成高空间波数周期条纹结构的原因仍不够清楚。因此研究金属表面高空间波数周期条纹结构的形成机理具有非常重要的意义。本文主要介绍了800 nm的飞秒激光在不同的实验环境下诱导高纯度的铁膜、铁、钛、镍、铜和铝表面的实验结果。发现所有金属表面都形成低空间波数周期条纹结构,但是只有铁和钛表面有高空间波数周期条纹结构形成。且铁膜表面形成周期为150-230 nm的高空间波数周期条纹结构,铁块表面形成周期为230 nm的高空间波数周期条纹结构。钛表面同时形成垂直激光偏振方向(220-340 nm)和平行激光偏振方向(100±10 nm)的高空间波数周期条纹结构。结合二次谐波、表面等离子体和Sipe理论对实验中不同金属表面各种周期条纹的形成进行分析,发现金属和表面氧化层交界面上形成的等离子体在周期条纹结构的形成中起着关键的作用。结合材料的光学、热学参数和实验结果分析,发现热扩散率和反射率越低的材料表面更容易形成高空间波数周期条纹结构。通过在不同金属表面制备高空间波数周期条纹结构的研究,不仅有利于分析不同材料(半导体、电介质和金属)表面周期条纹结构的形成规律和机理,而且有利于制备更好的结构功能性器件。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG178;TN249

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本文编号：1266725