超短激光脉冲序列烧蚀镍薄膜的研究

韩飞; 闫寒; 周海波; 王琼娥

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.04.014

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

超短激光脉冲序列烧蚀镍薄膜的研究

韩飞 , 闫寒 , 周海波 , 王琼娥

文章导航 > 激光技术 > 2013 > 37(4): 478-482

引用本文:

Citation:

超短激光脉冲序列烧蚀镍薄膜的研究

1.
北京航星机器制造公司, 北京 100013

作者简介: 韩飞(1985- ),男,硕士,工程师,现主要从事激光微纳制造的研究。E-mail:hanfei0604@yahoo.com.cn.

中图分类号:
TB43

Study on ablation of Ni film by ultrashort laser pulse-train

1.
Beijing Hangxing Technology Development Co., LTD, Beijing 100013, China
CLC number:
TB43

摘要: 超短(飞秒)激光脉冲序列技术能有效地提高激光加工金属的加工精度,它在微/纳制造中具有重要的理论意义和生产价值。为了研究脉冲间隔对激光烧蚀金属加工精度的影响,以过渡金属镍为研究对象,采用双温模型和分子动力学模拟相结合的方法,对飞秒激光脉冲序列(脉冲间隔不同)烧蚀金属镍的过程、现象进行了研究,取得了脉冲序列烧蚀镍薄膜的动态表层电子温度和晶格温度随时间演化的数据和烧蚀区域在不同时刻的快照。结果表明,一定范围内,随着脉冲间隔的增加,脉冲序列烧蚀镍薄膜所产生的纳米粒子更加均匀,烧蚀平面更加平整,初始熔化速度、烧蚀率呈降低趋势,有利于提高加工的精度。
- 激光技术 /
- 脉冲序列 /
- 飞秒激光 /
- 双温模型 /
- 分子动力学 /
- 脉冲间隔
Abstract: Micromaching by ultrashort laser pulse-train can effectively improve femtosecond laser ablation of metal, which are important both theoretically and practically in micro/nano-laser fabrication applications. In order to study the effect of separation of pulse on the accuracy of laser ablation, the phenomena and process of laser ablation with different separation of pulse train were studied in detail by combining the molecular dynamic simulation and two-temperature model, the electron and lattice temperatures of the layers next to dynamic film surfaces and the snapshots of nickel thin films irradiated by the femtosecond laser pulse trains were obtained. The result is that,within a certain range, as the increase of the separation of pulse, femtosecond pulse train laser ablation of Ni films can apparently cause more flat ablation plane, slower initial melting speed, smaller and more uniform nanoparticles, smaller ablation ratio,which can effectively improve femtosecond laser ablation of metal.
- laser technique /
- pulse train /
- femtosecond laser /
- two-temperature model /
- molecular dynamics /
- separation of pulse

[1]	GONG J X, ZHAO X M, XING Q R, et al. Femtosecond laser-induced cell fusion[J]. Applied Physics Letters,2008,92(9):093901.
[2]	NAKATA Y, OKADA T, MAEDA M. Micromachining of a thin film by laser ablation using femtosecond laser with masks[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2004, V42(4): 389-393.
[3]	JIANG L, TSAI H L. Repeatable nanostructures in dielectrics by femtosecond laser pulse trains[J]. Applied Physics Letters, 2005, 87(15): 151104.
[4]	VURTH L, STEPHAN O, VITRANT G. Two-photon induced fabrication of gold microstructures in polystyrene sulfonate thin films using a ruthenium(Ⅱ) dye as photoinitiator[J]. Applied Physics Letters, 2008, 92(17): 171103.
[5]	IVANOV D S, ZHIGILEI L V. Combined atomistic-continuum modeling of short-pulse laser melting and disintegration of metal films[J]. Physical Review,2003,B68(6): 064114.
[6]	SCHOENLEIN R W, LIN W Z, ESLEY G L. Femtosecond studies of nonequilibrium electronic processes in metals[J]. Physical Review Letters,1987, 58(16): 1680-1683.
[7]	HOHLFELD J, WELLERSHOFF S S, GUDDE J, et al. Electron and lattice dynamics following optical excitation of metals[J]. Chemical Physics, 2000, 251(1/3): 237-258.
[8]	ANISIMOV S I, KAPELIOVICH B L, PERELMAN T L. Electron emission from metal sufaces exposed to ultrashort laser pulses[J]. Soviet Physics, 1974, 39(13):375-377.

[1]	于洪 . 飞秒激光脉冲宽度测量研究. 激光技术, 2013, 37(5): 679-681. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.05.025
[2]	赵尚弘 , 石磊 , 李玉江 , 朱蕊频 . 飞秒激光脉冲在大气中的光丝现象及其应用. 激光技术, 2003, 27(3): 256-258.
[3]	任乃飞 , 顾佳方 , 许美玲 , 罗艳 , 江杰 , 陈秋月 . 飞秒激光作用下薄膜的热力学研究. 激光技术, 2010, 34(5): 708-711. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.036
[4]	马竞 , 朱煜 , 杨开明 . 应用飞秒激光双光子吸收还原金属离子. 激光技术, 2010, 34(3): 395-397. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.03.031
[5]	黎小鹿 , 李俊 , 陶向阳 . 超短脉冲激光烧蚀半导体表面的热效应分析. 激光技术, 2007, 31(6): 624-626,629.
[6]	王志军 , 贾威 , 倪晓昌 , 彭志农 , 杨丽 , 王清月 . 飞秒激光烧蚀金属镍热影响区的数值模拟. 激光技术, 2007, 31(6): 578-580.
[7]	张奇 , 沈磊 , 何博 . 飞秒激光在金属微加工中的应用. 激光技术, 2021, 45(4): 429-435. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.04.004
[8]	董胜男 , 刘双宇 , 刘凤德 . 脉冲能量对不锈钢表面微观形貌影响规律研究. 激光技术, 2018, 42(3): 331-335. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.03.008
[9]	李士玲 , 叶永凯 . 飞秒激光直写透明光学材料光波导的研究进展. 激光技术, 2012, 36(6): 783-787. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.018
[10]	王建中 , 史铁林 , 熊良才 . 飞秒激光实现微机电系统加工短流程工艺. 激光技术, 2008, 32(1): 88-91.
[11]	王英 , 李玉华 , 王新林 , 廖常锐 , 陆培祥 . 飞秒激光加工不锈钢微型悬臂梁的工艺研究. 激光技术, 2010, 34(3): 347-350. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.03.017
[12]	刘壮 , 方菊 , 李元成 , 张晓兵 . 飞秒激光加工SiC/SiC复合材料厚板的孔型特征研究. 激光技术, 2022, 46(6): 736-741. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.06.004
[13]	姚龙元 , 刘畅 . 飞秒激光烧蚀减薄石英玻璃研究进展. 激光技术, 2023, 47(3): 345-352. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.03.010
[14]	柏玲 , 赵秀丽 , 刘一 , 曲士良 , 李岩 . 飞秒激光制备光纤微孔传感器. 激光技术, 2013, 37(1): 101-104. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.01.025
[15]	游牧 , 赵卫 , 程光华 , 邹快盛 . 光敏玻璃在飞秒激光作用下的析晶. 激光技术, 2006, 30(1): 40-42,46.
[16]	于海娟 , 李港 , 陈檬 , 张丙元 . 飞秒激光加工过程中光学参数对加工的影响. 激光技术, 2005, 29(3): 304-307.
[17]	冯杰 , 范宗学 , 单常亮 , 魏欣芮 , 吴琴 , 杨永佳 , 周自刚 . 基于热效应飞秒激光诱导LiNbO3表面结构的研究. 激光技术, 2015, 39(6): 869-872. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.06.029
[18]	夏胜全 , 吕学超 , 王晓波 , 何建军 , 王巍 , 窦政平 . 飞秒激光测量微纳材料热物性参量研究进展. 激光技术, 2016, 40(4): 506-511. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.04.011
[19]	宁贵毅 , 傅贵 , 史萌 , 付永栋 , 马任德 , 苏富芳 . 飞秒激光制备光纤U形微结构应用于折射率传感. 激光技术, 2017, 41(6): 916-920. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.06.029
[20]	高胜英 , 高仁喜 , 侯圣文 , 李岩 , 刘一 , 曲士良 . 飞秒激光在SiC晶体中制备高温环境用光栅. 激光技术, 2012, 36(6): 745-748. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.009

点击查看大图

计量

文章访问数: 3386
HTML全文浏览量: 506
PDF下载量: 574
被引次数: 0

超短激光脉冲序列烧蚀镍薄膜的研究

作者简介: 韩飞(1985- ),男,硕士,工程师,现主要从事激光微纳制造的研究。E-mail:hanfei0604@yahoo.com.cn

1. 北京航星机器制造公司, 北京 100013

收稿日期: 2012-08-21
录用日期: 2012-10-29
网络出版日期: 2013-07-25

关键词:

摘要: 超短(飞秒)激光脉冲序列技术能有效地提高激光加工金属的加工精度,它在微/纳制造中具有重要的理论意义和生产价值。为了研究脉冲间隔对激光烧蚀金属加工精度的影响,以过渡金属镍为研究对象,采用双温模型和分子动力学模拟相结合的方法,对飞秒激光脉冲序列(脉冲间隔不同)烧蚀金属镍的过程、现象进行了研究,取得了脉冲序列烧蚀镍薄膜的动态表层电子温度和晶格温度随时间演化的数据和烧蚀区域在不同时刻的快照。结果表明,一定范围内,随着脉冲间隔的增加,脉冲序列烧蚀镍薄膜所产生的纳米粒子更加均匀,烧蚀平面更加平整,初始熔化速度、烧蚀率呈降低趋势,有利于提高加工的精度。