發(fā)布時間：2018-02-11 15:05

  本文關(guān)鍵詞： 空間光整形 激光材料處理 微結(jié)構(gòu)制造　出處：《北京理工大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著微機電系統(tǒng)（MEMS）和微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，高深寬比的微槽結(jié)構(gòu)也受到越來越多的重視，成為重要的研究課題。傳統(tǒng)的微細加工技術(shù)不能綜合效率、材料適用性、加工效率、成本等多方面的影響。而超快激光微納制造技術(shù)作為一種高質(zhì)量、高效率、高精度的加工方法被廣泛研究，為大范圍、高效的制造高深寬比的微槽結(jié)構(gòu)提供了可能性。本文的創(chuàng)新點在于通過飛秒激光改性輔助化學刻蝕的方法來制備高深寬比微槽，并從電子狀態(tài)調(diào)控的角度出發(fā)，采用飛秒激光脈沖序列的空間光整形技術(shù)，在激光傳播方向擴大飛秒激光的聚焦區(qū)域，以增大改性區(qū)的深寬比，通過優(yōu)化聚焦位置、能量、掃描速度等，最終實現(xiàn)高質(zhì)量的高深寬比的微槽加工。本文的創(chuàng)新點： 1.通過飛秒激光改性輔助化學刻蝕的方法加工高深寬比微槽。首先利用飛秒激光高斯光束在聚焦范圍內(nèi)產(chǎn)生的光絲效應(yīng)在材料內(nèi)部產(chǎn)生高深寬比的改性區(qū)，實驗發(fā)現(xiàn)只有在一定的能量和掃描速度下，才能產(chǎn)生能被化學溶液刻蝕的改性區(qū)域，在改性區(qū)形成之后利用與化學溶液的反應(yīng)將改性區(qū)去除形成微槽。 2.采用飛秒激光脈沖序列的空間光整形技術(shù)，在激光傳播方向擴大了飛秒激光的聚焦區(qū)域，在直徑不變的情況下提高聚焦深度，目的在于擴大改性區(qū)的深寬比。通過將飛秒激光高斯光束轉(zhuǎn)化為零衍射的貝塞爾光束，在材料內(nèi)部形成了超大深寬比的改性區(qū)，然后通過合適化學溶液將改性區(qū)去除，形成高質(zhì)量、高深寬比的微槽。 3.基于流體力學模型對飛秒激光燒蝕硅時吸收效效率進行計算，首先，改進了基于流體力學模型的Multi-fs數(shù)值模型，在改進模型的基礎(chǔ)上計算了材料對入射激光的吸收效率對能量、波長的依賴性，并計算了吸收效率和電子溫度在脈沖持續(xù)時間內(nèi)的實時變化圖，發(fā)現(xiàn)吸收效率與電子溫度的對應(yīng)關(guān)系。另外，計算了相同能量雙脈沖和單脈沖下吸收率隨著能量的變化，并計算了雙脈沖中第一個脈沖和第二個脈沖的吸收效率。發(fā)現(xiàn)在低能量下第一個脈沖對第二個脈沖有增強吸收的作用，在高能量下有抑制作用。
[Abstract]:With the development of micro - electro - mechanical system ( MEMS ) and micro - electronics technology , the micro - groove structure with aspect ratio is more and more attention , it becomes an important research topic . 1 . The high aspect ratio microgroove is processed by femtosecond laser modified auxiliary chemical etching . Firstly , the modified region with high aspect ratio is generated inside the material by using the optical fiber effect generated by femtosecond laser Gaussian beam in the focusing range . 2 . Using the space light shaping technique of femtosecond laser pulse sequence , the focal area of femtosecond laser is enlarged in the direction of laser propagation . In the case of constant diameter , the depth - to - aspect ratio of the modified region is enlarged . The modified region of ultra - large aspect ratio is formed inside the material by converting the femtosecond laser Gaussian beam into zero - diffracted Bessel beam , and then the modified region is removed by appropriate chemical solution to form the micro - groove with high quality and aspect ratio . 3 . Based on the fluid mechanics model , the absorption efficiency of femtosecond laser ablation silicon is calculated . First , the dependence of absorption efficiency on energy and wavelength based on the fluid mechanics model is improved . The absorption efficiency and the electron temperature dependence of electron temperature are calculated . The absorption efficiency and the absorption efficiency of the second pulse are calculated .

【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN249

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

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本文編號：1503342