飞秒激光烧蚀诱导类金刚石纳米复合薄膜结构与表面性能的转变

摘要： 飞秒激光烧蚀加工技术被应用于类金刚石纳米复合（DLN）薄膜（a-C:H:Si:O薄膜）的表面改性与微图案化。采用可见光波段飞秒激光（波长515纳米，脉冲宽度320飞秒），在DLN薄膜上制备出微沟槽图案以开展后续性能研究。研究重点包括：（一）通过拉曼光谱与透射电镜分析表面层在超短脉冲烧蚀过程中的结构转变；（二）激光图案化薄膜的润湿性；（三）利用横向力显微镜测试激光图案化DLN薄膜的纳米/微米级摩擦特性。拉曼光谱与透射电镜数据显示超短脉冲烧蚀过程中表面存在石墨化特征。高分辨透射电镜对微沟槽的研究表明，激光烧蚀表面形成了尺寸4-8纳米的立方相碳化硅纳米晶体。接触角测量显示沟槽表面呈现各向异性润湿行为（平行与垂直于微沟槽方向的接触角存在差异），该特性随沟槽深度（纵横比）变化。横向力显微镜测试（采用微米级硅探针）表明，激光图案化区域的摩擦性能低于原始表面。结果表明飞秒激光加工技术能有效调控硬质DLN涂层在微观与宏观尺度的特性。