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单脉冲纳秒激光诱导硅表面微结构被引量：4: 2014年; 利用Nd:YAG纳秒脉冲激光(波长532nm)在空气中对单晶硅表面进行单脉冲辐照,研究了激光能量密度和光斑面积变化对微结构的影响。通过场发射扫描电子显微镜和原子力显微镜(AFM)对样品表征,并对纳秒激光辐照硅的热力学过程进行分析。结果显示:当脉冲激光的能量密度接近硅的熔融阈值且光斑直径小于8μm时,形成尖峰微结构;随着能量密度或光斑面积增大,尖峰结构消失,形成边缘隆起和弹坑微结构。通过流体动力学模型得到微结构形貌的解析解,模拟得到的微结构形貌与实验测得的AFM数据一致。研究表明微结构的形成主要是由于表面张力引起的熔融硅流动。表面张力与表面温度和表面活性剂的质量浓度有关。温度梯度引起的热毛细流作用和表面活性剂浓度引起的毛细作用共同影响下形成尖峰、边缘隆起和弹坑微结构。; 谢长鑫李晓红朱敏杨永佳邱荣; 关键词：纳秒激光单晶硅微结构

空气中和水下激光等离子体冲击波对硅表面形貌的影响被引量：3: 2015年; 利用Nd：YAG纳秒脉冲激光（波长为532nm）分别在空气中和水下对单晶硅进行单脉冲辐照，研究了在介质／硅片界面产生的激光等离子冲击波对硅表面形貌的影响。通过压电传感器对辐照过程中冲击波力学信号进行采集，利用扫描电子显微镜（SEM）对辐照后的硅片进行表征。结果表明：在相同能量强度下，水下辐照硅表面所产生的冲击波平均速度为空气中的1．5～2倍，力学强度约为空气中的10倍；水下硅表面的熔坑中心处出现了许多凸起的球状物以及下凹的孔洞，边缘处没有沉积物且具有波纹状结构，而空气中硅表面熔坑中心处较为光滑，边缘处具有一圈圈的沉积物。研究表面，在介质／硅片界面产生等离子冲击波所引起的热-力学效应是硅表面形貌形成的主要原因。与空气介质相比，在水下由于水的约束作用而引起更大的冲击波力学强度，以及由于水的存在而发生爆发式沸腾的热学现象共同导致了在水下和空气中硅表面形成了截然不同的形貌。; 周子豪李晓红谢长鑫朱敏冯杰; 关键词：激光技术激光等离子体单晶硅表面形貌

飞秒脉冲激光辐照对硅发光性能的影响被引量：4: 2014年; 利用飞秒脉冲激光对单晶硅进行辐照,研究了在不同环境(纯水和空气)和能量密度条件下激光刻蚀过后硅片的光致荧光特性.对于辐照后的硅片,利用了场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、光致荧光光谱仪(PL)进行表征.结果显示:在空气中样品表面形成了条纹状微结构,纯水中硅片表面生成了尺寸更小的珊瑚状微结构;激光刻蚀后在硅片表面的生成物主要是SiOx(x<2),在纯水中处理后硅片氧元素的含量接近是空气中的4倍;傅里叶变换红外透射谱中主要为Si—Si键(610 cm-1)和Si—O—Si键(1105 cm-1)的振动;在空气和纯水中激发出的荧光均为蓝光(420—470 nm),在各自最佳激发波长下,纯水中荧光强度比空气中强2到3倍,但是在可见光范围内荧光峰的位置和形状都基本没有发生变化.研究表明:氧元素在光致发光增强上起着重要作用,光致发光最主要是由形成的氧缺陷SiOx(x<2)导致的,生成低值氧化物SiOx的多少决定了发光的强弱.; 朱敏李晓红李国强常利阳谢长鑫邱荣李家文黄文浩; 关键词：飞秒脉冲激光

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四川省教育厅重点项目(12ZA186)