摘要:
随着微器件与系统不断向高性能、小型化方向发展,对加工尺度和加工精度提出了更高要求。飞秒激光因其极短的脉冲宽度和极高的峰值功率,与材料相互作用时呈现强烈的非热效应,被广泛应用于高精度微纳加工领域。晶体不同晶面物理、化学性能的微小差异会对微纳加工过程和效果产生明显影响,但目前针对不同晶面对飞秒激光与材料相互作用影响的研究涉及较少。本文选用(111)面和(100)面本征、P型和N型单晶硅作为研究对象,借助电子背散射衍射、拉曼光谱和原子力显微镜等手段,研究了不同类型、不同晶面单晶硅在飞秒激光脉冲作用下的结构和表面形貌的变化规律和机制。同(100)面相比,(111)面在较低的飞秒激光脉冲能量作用下即发生硅的非晶化。(111)面和(100)面原子密度、表面能、悬键数的差异造成了飞秒激光作用效果的不同。充分利用晶面各向异性和飞秒激光独特的时域和空域可控性,有望扩展飞秒激光微纳加工的范围,而深入理解晶体材料不同晶面在飞秒激光作用下的行为特性及其机制,可以更好地利用晶体的各向异性来加工制造新型微/纳器件。
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