飞秒激光材料表面宽光谱吸收微纳结构制备研究
飞秒激光因其脉宽窄、峰值功率高等特点，使其在微纳米加工领域具有广泛的应用前景。利用飞秒激光与金属或半导体相互作用，通过控制相应的实验条件可以在样品表面制备出具有宽光谱高吸收功能的微纳米结构，而且这些结构直接生成于物质表面，与其他涂敷型材料相比，具有防脱落、耐高温和环保等优点。在太阳能温差发电、光学系统杂散光屏蔽、飞行器隐身等诸多领域有着巨大的潜在应用价值。 本论文主要对飞秒激光在金属铝、钛和半导体硅材料表面制备宽光谱高吸收功能微纳米结构进行实验研究。根据材料性质的不同，分别采用了不同的实验条件进行制备。实验中在金属铝、钛样品上制备的微纳米结构使样品表面反射率从紫外到近红外(0.38μm～2.3μm)波段均在10％以下，半导体硅样品在0.35μm～1μm波段的反射率也在10％以下，相比于原样品反射率都有了大幅度降低，而且激光处理过的铝样品在中红外波段(8～24.5μm)的反射率也低于20％。借助扫描电子显微镜(SEM)对样品微纳米量级的形貌进行观测，发现样品表面具有周期为百微米的大光栅结构，而且在大光栅结构上还覆盖有激光诱导表面周期结构(LIPSSs)和随机的纳米结构。依据样品的微观形貌特点我们建立了数值计算模型，并运用FDTD Solutions软件进行数值计算，结合模拟结果对吸收机制进行了系统的研究。
飞秒激光;微纳米加工;宽光谱强吸收;微纳米结构材料
长春理工大学
硕士
物理电子学
宋晓伟
2013
中文
TN249;TB383
62
2014-09-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）