文档介绍：西南科技大学硕士研究生学位论文 第1页摘 要利用Nd"YAG纳秒激光脉冲(波长1064nlil、532nnl和355nm)和钛宝石飞秒激光脉冲对单晶硅表面进行了累积脉冲辐照,并在硅表面制备出了准规则排列的微米量级锥形尖峰微结构。表面具有尖峰结构的硅材料显示出奇特的光电性能,在制作新型硅基光电子器件,如,高效的太阳能电池、红外光探测器和激光功率计等上有很大的潜在应用价值。因此,激光与硅相互作用,形成表面尖峰微结构的原理与技术的研究已受到国内外的广泛关注。本论文研究了在一定气压下的SF6、空气、N2和真空环境中纳秒激光辐照脉冲数和能量密度对微结构的影响。对比了不同背景气氛下和不同纳秒激光波长辐照下形成的锥形微结构的尺寸、密度和纵横比;发现SF6气氛下形成的微结构具有更大的纵横比和高的密度,表明在形成尖峰结构方面,SF6气体比实验采用的其他气体更有优势。并分别从不同背景气体的作用和激光辅助化学刻蚀率以及不同激光波长作用下的微结构形成机理上作了初步探讨并给出了定性的理论解释。同时研究了飞秒激光在特定背景气氛下对硅表面的微构造,比较了SF6、空气、N2和真空气氛下微结构随脉冲数的演化。对比纳秒和飞秒激光对硅表面微构造,发现纳秒激光诱导形成的微结构表面有熔融、汽化后再从汽相中沉积到硅基底的物质及熔化后再凝固的硅。而飞秒诱导的结构则没有观察到熔化和再凝固迹象,且微结构更尖锐,锥形尖峰状微结构的密度更大;表明飞秒激光在微构造硅表面形成尖峰结构时比纳秒更优异。最后分析了四种气氛下飞秒激光与硅相互作用形成微结构起主要作用的机理,飞秒激光的脉宽与峰值功率是形成良好硅锥形微结构的关键因素。利用532nm纳秒激光在空气中对硅表面进行了较大面积微构造,研究了微构造硅表面O和N元素浓度以及光反射特性与辐照脉冲数的关系。对微构造硅的光反射特性的初步研究表明,在500---'2400nnl的波长范围内光反射率不高于20%。关键词:脉冲激光 硅 激光辐照 表面微构造 光反射西南科技大学硕士研究生学位论文 第1I页AbstractThemicrometer—sizedconicalspikearraysarepreparedonsiliconsurfacebythecumulativeNd:YAGnanosecondlaser(wavelength1064nm,532amand355nln)pulsesandTi:,infrareddetectors,laserpowermeters,,theresearchontheformationprincipleandonthetechnologyofsurfacemicro—structureshasbeenextensivelyconcern—,theinfluenceofnanosecondlasershotnumberandenergydensityonthemicro—structuresformedintheambientgasessuchasSF6,air,,densityandaspectratioofconicalspikesformedindifferentbackgroundatmospheresorformedbydifferentlaserwavelengthirradiation,wefindthatmicro—structuresformedinSF6atmospherehavealargeraspectratioandhigherdensity,indicatingthatSF6gashasadvantageinformationofthespikestructuresthanothergasesusedintheexperiment.、№havegivenaqualitativetheoreticalexplanationabouttheroleandlaser—assistedchemicaletchingrateofthedifferentbackgroundgases,andthemainformationmechanismofmicrostructuresunderd