不同能量密度对脉冲激光沉积纳米硅晶粒尺寸的影响

在室温条件下保持Ar环境气体压强不变,采用脉冲激光沉积(PLD)技术,通过改变激光能量密度,在与烧蚀羽辉轴线垂直放置的衬底上沉积了一系列纳米硅晶薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)和拉曼(Raman)散射光谱对样品进行特性分析.结果表明,在能量密度为2～4J/cm2时,衬底上沉积的纳米硅晶粒尺寸和面密度基本不变.结合纳米晶粒成核生长动力学,对结果进行了定性解释.     

纳秒脉冲激光制备的纳米硅光致发光研究

在氧气、空气或氮气环境中,用脉冲激光辐照加工出的纳米硅有较强的PL发光,将这些PL光谱进行高斯去卷积处理,可以得到不同的子峰,这是因为在氧气、空气或氮气中加工出的纳米硅能带带隙中有与氧和氮有关的局域态。结合 计算结果,在纳米硅中Si=0双键和si—N键等可引入的局域态对PL发光有贡献。     

GaAs（100）表面上含Cl物种的形成和激光诱导的脱附

用ＸＰＳ分析了盐酸处理前后的ＧａＡｓ（１００）表面。未处理ＧａＡｓ（１００）表面上有约１．７ｎｍ厚的氧化层；盐酸处理可除去氧化层并在表面上形成一层氯化镓物种。本实验还用３５５和１９３ｎｍ激光研究了此含氯物种的激光诱导脱附过程。结果表明，３５５ｎｍ激光导致氯化镓热脱附，从激光的热效应可推测出表面氯化镓物种可能是ＧａＣｌ；１９３ｎｍ激光可将ＧａＣｌ解离，从而导致光解Ｃｌ脱附。     

A_r~+激光诱导氯气刻蚀硅

本文通过被局域刻蚀硅表面形貌的精确测量,考察了刻蚀速率对于激光功率、波长、反应室气压的依赖关系,讨论了在不同光斑尺寸和刻蚀深度下反应机理的变化,给出了衬底晶向和表面氧化层对刻蚀效果影响的一些新的结果。     

脉冲激光作用于硅的受激发光特性

用脉冲激光作用在硅基上产生表面等离子体波,在氧气和空气氛围中加工生成硅氧化量子点结构,有很强的光致荧光(PL)发光,发光效率可达20%;经高温快速退火处理后,在700 nm波长邻域观察到受激发光峰,检测到明显的光学增益和阈值行为,其受激发光峰最窄的半高宽可达0.5 nm。通过第一性原理模拟计算,发现硅氧化量子点结构表面钝化成键的类型与密度是形成受激发光的关键,并由此提出相应的物理模型。     

纳秒激光加工生成网孔硅的发光

我们分别在氧气、氮气或空气等不同氛围中用纳秒脉冲激光在硅基上加工生成网孔结构,发现这些样品有增强的PL发光,且各样品的PL峰很相似。通过第一性原理计算,发现各种网孔结构表面的成键类型与密度是形成PL发光增强的关键,并由此提出相应的物理模型。     

Nd:YAG脉冲激光诱导化学沉积银

Nd:YAG脉冲激光扫描照射单晶Si基底表面AgNO3薄膜,薄膜热分解产生的Ag沉积在Si基底表面形成沉积线·在激光功率为28W,频率为35Hz时,最高扫描速度为9mm/s·SEM显示Ag颗粒均匀镶嵌在基底沉积线表面,AES研究沉积线表面元素随深度分布情况·以Ag颗粒为催化中心,在沉积线表面选区化学镀铜,超声振动显示镀铜膜与基底有良好的结合力·简单分析了沉积线表面Ag颗粒形状及表面凹坑出现的原因     

脉冲宽度对短脉冲激光诱导材料损伤研究

多光子离化和雪崩离化是激光诱导薄膜材料损伤的主要机理,但足其各自起到的作用随激光脉宽的变化是不同的.本文基于Stuart等人的电子密度演化方程,运用数值模拟方法,研究了单脉冲激光作用下熔融石英中电子密度的演化过程;讨论了脉宽对阈值功率密度和薄膜损伤阈值的影响,脉宽对多光子离化和雪崩离化的影响.     

激光诱导荧光强度与被测样品温度的关系

研究一种应用较广的油的激光诱导荧光强度（ＬＩＦ）与其本身温度之间的关系。用输出波长为３５５ｎｍ的三倍频Ｎｄ：ＹＡＧ激光器做发光源,用多通道光谱分析仪妆收探测。用ＪＫＹ－１型控温仪水浴的方法控制没的温度,测量不同温度下油的激光诱导荧光强度,从量物理和荧光产生的机理入手对实验进行理论分析,结果表明,在发射光谱稳定不变的民政部下,荧光强度随温度的升高耐减弱。     

长脉冲激光与硅材料相互作用的温度场

采用Matlab软件数值模拟了长脉冲高斯激光辐照硅材料的径向与全场温度场分布,分析了激光能量与辐照时间对硅材料温升的影响。模拟结果表明:靶材温升区域主要集中在激光半径的辐照区域,并且温升区域随激光能量和辐照时间的增大而扩大,随着径向与轴向方向的延伸,温升逐渐减小。     

激光诱导热裂切割玻璃的声发射信号监测技术

现阶段各个领域对玻璃切割质量的要求越来越高,作为一种新兴的切割技术,激光诱导热裂相对于传统切割有很大优势,但在切割过程中裂纹扩展轨迹会偏离预定的路径。若要改善这种偏离现象,切割时需要通过对裂纹扩展状态的实时监测来确定补偿策略,而声发射作为一种无损检测方法在此方面有着巨大的优势。本文在激光诱导热裂切割玻璃过程中,会产生声发射现象。针对激光诱导热裂切割玻璃过程中产生的声发射信号针对此声发射信号进行了模态分析和小波包分析,确定了最优的小波基及分解尺度选择的依据。在实验中,通过对传感器进行优化布局并采用时差定位方法对裂纹尖端位置进行了定位分析。在此基础上,进行了激光诱导热裂切割玻璃声发射信号监测实验研究,探求了AE信号特征与裂纹扩展状态两者之间的联系。     

激光诱导单晶硅的液相腐蚀

本文研究了利用聚焦的Ar~+激光束对单晶硅液相腐蚀的原理与特性。考察了腐蚀速率随激光功率密度的变化,讨论了腐蚀坑的形状与腐蚀条件关系(功率、时间),最后给出几点结论。     

脉冲激光作用硅锗合金形成多种捕获界面态

用脉冲激光辐照和退火氧化处理在硅锗合金衬底上形成了具有不同界面态分布的氧化低维结构.在这些结构中都有在几个纳米的氧化层中约束了大量的硅和锗的纳米团簇结构,分析这些低维结构所产生的光致荧光(PL)光谱发现,由于氧化条件的不同所生成的这些结构对应的PL光谱无论是强度,还是频率都发生了显著的变化.用量子受限-硅锗与氧化物界面态综合模型解释了样品PL发光的变化.     

脉冲激光诱导Zn/InP掺杂过程中温度分布的数值计算

脉冲激光诱导InP的Zn掺杂过程中，金属-半导体分界面附近的温度是影响掺杂浓度和掺杂深度的一个重要因素．确定材料的温度分布有利于合理选择激光功率、辐照时间等工艺参数使表面或界面达到预期的温度．本文分析了脉冲激光诱导InP掺杂Zn的过程，利用数值计算的方法，计算了在简化一维模型下激光辐照过程中材料的温度场分布，得到了材料表面温度、金属-半导体分界面温度与激光脉冲宽度的关系，两者都近似呈线性关系，表面温度和分界面温度相差不大，这与解析方法得到的结果基本相同．研究表明，通过数值方法给出材料中温度场分布情况，可以直接在普通的PC机上计算任意给定时刻材料表面温度和金属-半导体分界面的温度．     

外加电场下脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒成核生长

采用脉冲激光烧蚀技术,在引入垂直于烧蚀羽辉轴线外加直流电场的前后,分别在1,3,5Pa的室温氩气环境下沉积制备了一系列纳米硅晶薄膜,其中衬底与羽辉轴线平行.扫描电子显微镜(SEM)的检测结果表明,在同一直流电压下制备的纳米Si晶粒平均尺寸和面密度均随气体压强的增加而增大.保持气压不变,引入电场后所制备的纳米Si晶粒平均尺寸相对于无外加电场时增大,而面密度减小.结合纳米晶粒气相成核生长动力学,对实验结果进行了定性分析.     

激光诱导击穿光谱法测定丹参中钙、镁离子含量

为了采用激光诱导击穿光谱法对丹参中钙、镁元素含量进行测定,采用1 064 nm激光束经光路传输系统聚焦在样品表面,熔融样品并产生等离子体以激发待测元素,用高精度光谱仪进行采集光谱,建立样品中钙、镁元素离子浓度与其激光诱导击穿光谱强度间的定标曲线.钙、镁离子的含量与光谱强度线性相关系数分别达0.9981及0.9998.结果表明,本激光诱导击穿光谱技术能够用于检测丹参中钙、镁元素含量.     

土壤中重金属元素铬的双脉冲激光诱导击穿光谱研究

采用输出波长为1 064nm的两台Nd-YAG脉冲激光器作为光源,在大气环境下对不同浓度配制的5种重铬酸钾的土壤样本进行双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)分析。以Cr元素在425.435nm处特征发射谱线作为分析线,测定了不同浓度下Cr元素的DP-LIBS特征谱线强度,与单脉冲激光诱导击穿光谱(SP-LIBS)强度进行了对比,建立了Cr元素特征谱线强度与溶液浓度的拟合关系曲线。结果表明:双脉冲(DP)激发光谱较单脉冲(SP)激发光谱的发射强度有大幅度的提升,在低浓度条件下,Cr元素浓度与DP-LIBS谱线有较好的线性关系,拟合系数达到0.986,通过定标曲线计算得到Cr元素的检测限为15.68μg/g,仅为相同条件下单脉冲检测限的二分之一。     

纳秒激光加工生成硅量子点的发光性质研究

该文报道氧气、氮气或空气等不同氛围中用纳秒脉冲激光在硅基上加工生成量子点结构,发现这些样品在700 nm波长附近均有增强的光致发光(Photoluminescence,PL),且各样品的PL峰很相似;经适当退火处理后,在某些样品上观察到随机受激发光.通过第一性原理计算,发现各种量子点结构表面的成键类型与密度是形成PL发光增强的关键,并由此提出相应的物理模型.     

脉冲激光诱导下ZnO纳米线阵列中非平衡载流子的扩散理论

为解决脉冲激光激发均匀半导体材料ZnO纳米线中所产生的非平衡载流子在一维情况下时间、空间的演化理论模型。采用级数展开法,求解非平衡载流子连续性方程,确定载流子随坐标和时间变化的解析解,并结合溶液法制备出的ZnO纳米线阵列,讨论在激发波长360纳米的激光激发下非平衡载流子浓度时空关系。所提出的级数展开求解法与经典的傅里叶方法,以及本征函数法得到的结果是一致的,并可用于确立脉冲激光诱导的非平衡载流子浓度扩散动力学。     

背景气压对纳秒脉冲激光烧蚀半导体Ge的影响

为了深入理解在纳秒激光烧蚀半导体材料过程中背景气压对烧蚀过程以及羽流膨胀动力学特性的影响,本文利用一维激光烧蚀和流体动力学耦合模型,对不同He气压下的纳秒脉冲激光烧蚀半导体Ge的过程进行了模拟计算.结果表明：在氦气环境下,背景气压的变化对辐照在靶面的激光能量影响较小,因此靶面蒸发率、靶面温度和靶面烧蚀深度对气压变化的敏感程度较低;同时,背景气压的增大抑制了羽流膨胀,使羽流膨胀速度减小.计算结果和分析对于优化纳秒激光烧蚀半导体时背景环境气压具有理论指导意义.