摘要：
采用脉宽为10 ps、频率为200 kHz、波长为1064 nm的皮秒激光在硅表面扫描会自成形微孔结构,通过改变脉冲能量密度、扫描速度和扫描次数,实验研究了微孔的演变规律.结果 表明:不同参数对微孔的影响可以归纳为脉冲能量密度和单位面积内有效脉冲数.随着脉冲能量密度的增加,微孔逐渐向沟槽两侧移动,由初始的随机排列演变成一维线性均匀排列;随着单位面积内有效脉冲数的增加,边缘两侧微孔数量由少变多,尺寸由小变大,最终消失.通过模拟温度场分析了不同温度下材料相变和表面张力的变化,发现在表面张力的驱动下液相硅凝固形成凸起,凸起导致激光能量不均匀沉积,最终形成微孔.这表明微孔自成形的物理机理为激光诱导材料相变和马兰戈尼效应的共同作用.
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