飛秒激光在金屬表面誘導(dǎo)高空間波數(shù)周期條紋結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、激光誘導(dǎo)材料表面周期條紋結(jié)構(gòu)因具有多種潛在的應(yīng)用價(jià)值（如制備光柵、彩色金屬、仿生材料表面等）而受到廣泛的關(guān)注。特別是隨著飛秒激光的出現(xiàn)，材料表面在激光的誘導(dǎo)下不僅形成低空間波數(shù)周期條紋結(jié)構(gòu)(0.5<^/y)，而且還形成遠(yuǎn)小于入射激光波長(zhǎng)的高空間波數(shù)周期條紋結(jié)構(gòu)（^/y<0.5）。一方面，雖然許多理論開(kāi)始用于解釋高空間波數(shù)周期條紋結(jié)構(gòu)的形成，但是有關(guān)其形成機(jī)理仍然存在很大爭(zhēng)議。另一方面，金屬比半導(dǎo)體和電介質(zhì)材料表面更難形成高空間波數(shù)周期條

2、紋結(jié)構(gòu)的原因仍不夠清楚。因此研究金屬表面高空間波數(shù)周期條紋結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理具有非常重要的意義。
　　本文主要介紹了800nm的飛秒激光在不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下誘導(dǎo)高純度的鐵膜、鐵、鈦、鎳、銅和鋁表面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。發(fā)現(xiàn)所有金屬表面都形成低空間波數(shù)周期條紋結(jié)構(gòu)，但是只有鐵和鈦表面有高空間波數(shù)周期條紋結(jié)構(gòu)形成。且鐵膜表面形成周期為150-230nm的高空間波數(shù)周期條紋結(jié)構(gòu)，鐵塊表面形成周期為230nm的高空間波數(shù)周期條紋結(jié)構(gòu)。鈦表面同時(shí)形成垂直激

3、光偏振方向（220-340nm）和平行激光偏振方向（100±10nm）的高空間波數(shù)周期條紋結(jié)構(gòu)。結(jié)合二次諧波、表面等離子體和Sipe理論對(duì)實(shí)驗(yàn)中不同金屬表面各種周期條紋的形成進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)金屬和表面氧化層交界面上形成的等離子體在周期條紋結(jié)構(gòu)的形成中起著關(guān)鍵的作用。結(jié)合材料的光學(xué)、熱學(xué)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)熱擴(kuò)散率和反射率越低的材料表面更容易形成高空間波數(shù)周期條紋結(jié)構(gòu)。
　　通過(guò)在不同金屬表面制備高空間波數(shù)周期條紋結(jié)構(gòu)的研究，不僅