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飞秒脉冲串激光加工类金刚石纳米复合薄膜的热积累效应
摘要： 本文研究了飞秒激光脉冲（波长λ=515 nm，脉宽τ=320 fs，重复频率f=100 kHz）在不同扫描条件（单点与线性结构）下对类金刚石纳米复合薄膜（DLN）a-C:H:Si:O的猝发模式（BM）烧蚀与表面结构化行为。猝发脉冲间隔为25 ns（猝发内频率f=40 MHz），脉冲数从1至8变化。研究发现，相比单脉冲辐照，猝发模式的烧蚀深度与比烧蚀率（μm3/μJ）更高，且随猝发内脉冲数增加而提升。更高的烧蚀效率实验数据与猝发烧蚀计算机模拟结果具有关联性。结合烧蚀研究结果，单点与微沟槽的拉曼光谱证实（在薄膜沉积能量相等的条件下）随着猝发脉冲数增加，非晶薄膜结构石墨化程度逐渐增强。通过接触式原子力显微镜（AFM）揭示了猝发加工对激光结构化薄膜表面特性（纳米级形貌、摩擦系数）的影响?；谏帐从肜莘治觥⑸帐?再沉积层AFM检测以及猝发烧蚀计算机模拟，确定热积累是DLN薄膜猝发加工中烧蚀效率提升的主要因素。此外，本文还展示了DLN薄膜在猝发模式下的高精度表面微结构化成果。
关键词： 热积累、类金刚石纳米复合薄膜、表面结构化、飞秒激光脉冲、脉冲串模式烧蚀
更新于2025-09-12 10:27:22
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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。
关键词： 类金刚石纳米复合薄膜、飞秒激光烧蚀、微图案化、碳化硅纳米晶体、石墨化、润湿性
更新于2025-09-11 14:15:04