文档介绍：飞秒激光在硅表面微加工研究
研究背景
实验系统
实验结果及分析
主要内容
Date
2
Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
研究背景
1飞秒=10-15秒g & Measurement Laboratory
Ti 蓝宝石激光器
中心波长 : 775nm
重复频率 : 1kHz
激光脉宽 : 150fs=150X10-15s
激光束高斯分布的线偏振光
5X 聚焦物镜 激光聚焦半径 ：11µm
三维移动平台精度 : µm
加工系统主要参数
Date
18
Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
实验内容及方法
点：脉冲数，激光能量
线：平台移动速度，重复次数，激光能量
复杂图形：脉冲数，平台移动速度，激光能量，行列间距
Date
19
Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
测试手段
利用SEM测试加工表面特征
利用AFM测试得到三维形貌特征
利用FIB得到截面特征
光学显微镜
质谱仪
Date
20
Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
不同的激光参数对加工结构的影响
加工内容：打点、刻线及复杂图案
在打点过程中发现的Ripples现象
Ripples 形成原因、形成过程及影响因素
实验结果及分析
Date
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Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
点结构：激光脉冲数的影响
激光辐照在硅（100）表面
N=200 N=500 N=1000 N=1500
N=1 N=10 N=50 N=100
Date
23
Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
点结构：脉冲数对烧蚀深度影响
N=50, D= ~5µm
N=100, D= ~µm
使用FIB得到截面图
Date
24
Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
点结构：激光能量的影响
(1) Φ= J/cm2
(2) 第一行 Φ=
第二行 Φ=
烧蚀能量越大烧蚀面积越大
N=100
Date
25
Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
点结构：激光能量的影响
烧蚀能量越大烧蚀面积越大 N=100
Date
26
Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
点结构总结：激光能量与烧蚀区域直径的关系
Relationship between diameter of the irradiated surface and laser fluences on Silicon
Date
27
Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
线结构：平台运行速度的影响
Date
28
Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
线结构：重复加工次数的影响
平台移动速度和激光能量不变，重复加工次数改变
Date
29
Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
线结构：激光能量的影响
平台移动速度，重复次数不变，激光能量变化
大 小
Date
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Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
线结构：各种参数优化后的结果
Date
31
Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
复杂图形
行列间距变化，其他参数固定：
300µm x 300µm 120µm x 120µm
Date
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Micro-Nano Fabricating & Measurement Laboratory
Ripples特点（1）
两种波纹：
1、方向接近垂直
2、环形区域波纹宽度比内部波纹宽度要窄
环形区域波纹： ≈µm
中部区域波纹： ≈µm
飞秒激光在Si(100) 表面烧蚀
激光能流密度 脉冲数 N=100
Date
33