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?、烧蚀/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。