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飞秒激光在空气和水中对硅片烧蚀加工的实验研究

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王锐, 杨建军, 梁春永, 王洪水, 韩伟, 杨阳. 2009: 飞秒激光在空气和水中对硅片烧蚀加工的实验研究, 物理学报, 58(8): 5429-5435. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.08.046
引用本文: 王锐, 杨建军, 梁春永, 王洪水, 韩伟, 杨阳. 2009: 飞秒激光在空气和水中对硅片烧蚀加工的实验研究, 物理学报, 58(8): 5429-5435. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.08.046
shu
Wang Rui, Yang Jian-Jun, Liang Chun-Yong, Wang Hong-Shui, Han Wei, Yang Yang. 2009: Femtosecond laser ablation of silicon wafers in air and water, Acta Physica Sinica, 58(8): 5429-5435. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.08.046
Citation: Wang Rui, Yang Jian-Jun, Liang Chun-Yong, Wang Hong-Shui, Han Wei, Yang Yang. 2009: Femtosecond laser ablation of silicon wafers in air and water, Acta Physica Sinica, 58(8): 5429-5435. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.08.046
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飞秒激光在空气和水中对硅片烧蚀加工的实验研究

  • 南开大学现代光学研究所,光电信息科学技术教育部重点实验室,天津,300071

  • 河北工业大学材料科学与工程学院,天津,300130

Femtosecond laser ablation of silicon wafers in air and water

  • 摘要: 采用1 kHz,800 nm,50 fs-24 ps的钛宝石激光脉冲对单晶硅样品在空气和水溶液环境中的烧蚀加工特性进行了研究.实验观察到了超短脉冲激光在空气氛围中烧蚀形成的双层环状结构,分析揭示了加工区域中心和边缘的烧蚀物理机制分别为热熔化和库仑爆炸,并测量了双层环状结构半径随入射激光能量、脉冲数及持续时间等的变化关系,结果表明获取较大深-宽比的加工效果需选择小能量脉冲激光的多次作用.在水溶液环境中,实验发现飞秒激光在样品表面诱导产生了亚微米量级的多孔状结构,而皮秒激光则更容易实现对硅表面的非热性去除.这是由于激光诱导的光机械应力和空泡效应随脉冲宽度变大而增强所致,在实验上确立了区分这两种不同加工状态的临界脉冲宽度.
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出版历程
  • 刊出日期:  2009-08-30

飞秒激光在空气和水中对硅片烧蚀加工的实验研究

  • 南开大学现代光学研究所,光电信息科学技术教育部重点实验室,天津,300071
  • 河北工业大学材料科学与工程学院,天津,300130

摘要: 采用1 kHz,800 nm,50 fs-24 ps的钛宝石激光脉冲对单晶硅样品在空气和水溶液环境中的烧蚀加工特性进行了研究.实验观察到了超短脉冲激光在空气氛围中烧蚀形成的双层环状结构,分析揭示了加工区域中心和边缘的烧蚀物理机制分别为热熔化和库仑爆炸,并测量了双层环状结构半径随入射激光能量、脉冲数及持续时间等的变化关系,结果表明获取较大深-宽比的加工效果需选择小能量脉冲激光的多次作用.在水溶液环境中,实验发现飞秒激光在样品表面诱导产生了亚微米量级的多孔状结构,而皮秒激光则更容易实现对硅表面的非热性去除.这是由于激光诱导的光机械应力和空泡效应随脉冲宽度变大而增强所致,在实验上确立了区分这两种不同加工状态的临界脉冲宽度.

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