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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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氧化钛（Ti2O、TiO1+和Ti3O5）薄膜的结构与输运特性
摘要： 钛氧化物具有部分填充或空的d轨道，在不同氧化态下结构稳定且具有独特性质。本研究通过脉冲激光沉积技术，在不同氧压条件下对纯钛靶材进行溅射，在α-Al2O3衬底上成功制备出三种钛氧化物薄膜：六方相Ti2O金属、立方相TiO1+d超导体和单斜相g-Ti3O5半导体。这些薄膜的电阻率随氧含量增加而升高?？樘孱押蚑i2O薄膜的金属特性可用布洛赫-格林艾森公式描述；TiO1+d薄膜在常态下的半导体行为与g-Ti3O5薄膜分别遵循变程跳跃传导和小极化子跳跃传导机制。对于一氧化钛TiO1+d（1.05≤1+d≤1.17）薄膜，氧含量增加会导致无序度上升、费米能级电子态密度降低及载流子局域化增强，从而抑制超导性。
关键词： 电子能量损失谱、氧含量、超导性、输运性质、氧化钛薄膜、脉冲激光沉积
更新于2025-09-23 21:23:28