基于电子动态调控的晶硅表面飞秒激光选择性烧蚀方法技术

技术编号:9817752 阅读:160 留言:0更新日期:2014-03-30 01:37
本发明专利技术涉及一种基于电子动态调控的晶硅表面飞秒激光选择性烧蚀方法,属于飞秒激光应用技术领域。本方法综合激光偏振参数与晶硅材料的晶格性质,通过有效调节飞秒激光线或者椭圆偏振与单晶硅的夹角,调控材料表面瞬时电子激发动态来控制晶硅表面周期性波纹微纳结构选择性诱导产生,能高效精确的按照预先的设计实现晶硅表面周期性波纹微纳结构的诱导产生。本发明专利技术从静态激光辐照及激光直写两方面对具有金刚石晶格结构的硅表面周期性波纹微纳结构进行选择性烧蚀控制,大大提高了其表面处理的加工精度及加工效率,在信息存储等方面具有至关重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种,属于飞秒激光应用

技术介绍
单晶硅表面微纳结构是半导体和晶体硅太阳能领域研究中的一个重点,原因是单晶硅表面的微纳结构与晶体光电性能密切相关。因而有效地调节硅表面微纳结构成为一个研究的重点。随着锁模及放大技术的出现,飞秒激光技术得到了飞速发展。飞秒激光加工与传统的长脉冲激光加工相比,具有不可比拟的优点,主要表现在极高的峰值功率和较小的损伤阈值,加工热影响区小,三维超高精度。由于飞秒激光脉冲宽度极短抑制了热扩散过程,所以飞秒激光可以在不对亚表面层产生显著影响的情况下改变表面形貌和结构,通过控制加工参数等就可以获得独特的材料表面结构。材料的表面形貌大大地影响着其光学、润湿、化学、生物等特性,半导体单晶硅经飞秒激光辐照后可诱导产生不同形态的表面微/纳结构,如表面波纹结构,微凸起结构等,改变了其表面材料的光学、电子学等性质,可广泛应用于光子学、光电子学、热辐射源和生物光学器件中。由于飞秒激光与物质的相互作用过程不同于传统的制造方法,极其复杂使得对于晶硅表面周期性波纹微纳结构诱导的精确控制制约了其实际的应用。因而对晶硅表面波纹微纳结构的精确高效诱导对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于电子动态调控的晶硅表面飞秒激光选择性烧蚀方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一,调节激光能量使之大于被加工样品材料的烧蚀阈值,且激光能量能够连续调节;步骤二,调节飞秒激光脉冲偏振方向与晶轴方向的夹角;若选择线偏振进行加工,则利用半波片调节飞秒激光脉冲的线偏振方向与晶轴方向夹角α;若选择椭圆偏振进行加工,则利用四分之一波片与半波片的组合调节椭圆主轴方向与晶轴方向夹角β,在调节过程中保持椭圆的振幅比不变;步骤三,将飞秒激光聚焦到被加工样品表面,被加工样品固定在6维移动平台上;步骤四,寻找飞秒激光脉冲的加工规律;具体方法为:在静态条件下,即加工过程中激光脉冲单点入射,与加工样本无相对移动:保持步...

【技术特征摘要】
1.基于电子动态调控的晶硅表面飞秒激光选择性烧蚀方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一,调节激光能量使之大于被加工样品材料的烧蚀阈值,且激光能量能够连续调节;步骤二,调节飞秒激光脉冲偏振方向与晶轴方向的夹角;若选择线偏振进行加工,则利用半波片调节飞秒激光脉冲的线偏振方向与晶轴方向夹角α ;若选择椭圆偏振进行加工,则利用四分之一波片与半波片的组合调节椭圆主轴方向与晶轴方向夹角β,在调节过程中保持椭圆的振幅比不变;步骤三,将飞秒激光聚焦到被加工样品表面,被加工样品固定在6维移动平台上;步骤四,寻找飞秒激光脉冲的加工规律;具体方法为:在静态条件下,即加工过程中激光脉冲单点入射,与加工样本无相对移动:保持步骤一确定的能量大小,作用在被烧蚀材料上的飞秒激光脉冲数通过设定飞秒激光脉冲频率与机械开关开启时间控制在一个固定值;然后在0≤α≤90°或者0≤β≤90°范围内,按设定角度间隔连续改变辐照到晶硅表面的线/椭圆偏振飞秒激光的角度α或者β ;从而在晶硅表面烧蚀出类余弦曲线分布的选择性周期性波纹微纳结构;所述静态条件下的类余弦曲线分布的特征为:曲线最低点为烧蚀抑制点,顶点为烧蚀最强点,最低点到最高点烧蚀强度递增;每个烧蚀强度值对应一个激光脉冲夹角值;在动态条件下,即加工方式为激光直写...

【专利技术属性】
技术研发人员:姜澜韩伟娜李晓炜
申请(专利权)人:北京理工大学
类型:发明
国别省市:

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