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飞秒激光辐照氧化钛薄膜：红外光束下的累积效应
摘要： 本文研究了采用高重复频率飞秒激光束辐照磁控溅射生长于SiO2/Si基底上的氧化钛薄膜（TiO1.8）形成激光诱导周期性表面结构（LIPSS）的机制。实验使用波长λ=1030 nm的Yb:YKW 500 fs线偏振激光，在静态和动态（扫描）条件下以100 kHz重复频率辐照300 nm厚的薄膜。静态光束条件下，确立了与薄膜材料相关的孕育行为，其损伤阈值为72 mJ/cm2。接近该能量密度值且激光脉冲数从1增至1000时，微裂纹在光束腰直径区域（约60 μm）内产生并扩展。此外，当采用远超损伤阈值的高能量密度280 mJ/cm2时，辐照区中间地带发生熔融现象，并出现有助于微裂纹稳定的意外"愈合效应"。同时，在高斯光束斑中心观察到整个薄膜的烧蚀。动态模式下以4 mm/s扫描速度和100 kHz重复频率实现了TiO1.8薄膜的大面积加工（最大25×25 mm2）。在此对应110 mJ/cm2能量密度和3000次累积脉冲数的辐照条件下，整个辐照表面形成二维LIPSS纳米裂纹（长度200 nm，周期λ/8至λ/9），该现象主要归因于热机械烧蚀机制。
关键词： 飞秒激光束，氧化钛薄膜，微/纳米裂纹，高重复频率，孕育效应，激光诱导周期性表面结构
更新于2025-09-23 15:21:01
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具有分级纳米孔和纳米裂纹的碗状ZnO/CdS纳米复合薄膜的简易制备与优化及其高性能光电化学应用
摘要： 我们首次通过简便的两步法合成了一种具有分级纳米孔和纳米裂纹的特殊纳米结构ZnO/CdS复合薄膜，并优化了ZnO与CdS的负载量。首先通过快速气/液界面组装及十三次逐层转移碗状ZnO纳米颗粒，制备出具有分级纳米多孔结构的ZnO薄膜。这些ZnO纳米碗采用无模板溶液化学反应简单制备而成。退火后，通过连续六次离子层吸附与反应对组装的ZnO薄膜进行CdS纳米颗粒敏化。煅烧过程中因ZnO薄膜与CdS层热膨胀行为差异，该纳米复合薄膜形成纳米裂纹。这种简易优化的ZnO/CdS薄膜可作为光电极电池中的理想光阳极，在0.5M Na2S水溶液中接受100 mW cm?2可见光照射时，于?0.9V（vs. Hg|Hg2SO4|饱和K2SO4）电位下能产生高达7.8 mA cm?2的饱和光电流密度，对应太阳能转换效率达6.6%。
关键词： 纳米裂纹，硫化镉，碗状氧化锌纳米颗粒，气/液界面组装，分级纳米孔，光电化学
更新于2025-09-10 09:29:36