激光干涉向后转移纳米结构制备及特性研究

论文摘要

近些年,激光诱导转移技术已经成为激光加工技术的研究热点,其具有应性强、高效、无污染、适用范围广等优点,其中的激光诱导向后转移技术可以利用短脉冲激光向后转移获得特征尺寸远小于激光波长的纳米粒子,在金属、半导体材料、陶瓷等微纳结构制备方面展现出了潜在的应用价值。本文结合激光干涉与激光诱导向后转移的优势,形成激光干涉诱导向后转移微纳制造新技术,实现了在普通环境条件下,高效、廉价制备微纳结构的新方法。本文基于激光干涉和激光诱导向后转移相结合实现微纳制造的新思路,利用Nd:YAG纳秒激光器,将单晶硅和金分别作为被转移对象进行了实验验证。主要工作如下:1.研究了激光与半导体材料的作用机理,分析了多脉冲激光累积对半导体材料阈值能量的影响,并通过MATLAB模拟了双光束干涉下的光强分布。利用双光束激光干涉系统实现了激光诱导向后转移微纳结构制备,并对结构进行了测试表征。激光能量密度为45115mJ/cm2,脉冲数量为100和200,转移衬底为硅单晶,在ITO玻璃表面实现了硅纳米粒子均匀分布的微米尺度周期性条纹结构的制备,并通过SEM、EDS、拉曼光谱和光致发光光谱等测试分析手段进行表征。2.研究了激光与金属材料的作用机理,并通过MATLAB模拟了三光束干涉在不同偏振角度下的光强分布。通过三光束激光干涉诱导向后转移技术实现了周期性点阵结构的制备,并对金纳米结构的拉曼增强进行了测试分析。实验中单个光束能量密度为1530mJ/cm2,转移衬底为50nm和200nm厚金薄膜,在ITO玻璃实现了微米尺度周期性点阵结构。利用SEM和EDS分别分析了点阵结构的形貌和金纳米粒子分布情况,拉曼光谱分析表明该金纳米结构对10-5M、10-7M和10-9M罗丹明6G具有一定的表面拉曼增强效应,展示了该技术在高灵敏检测领域的应用潜力。3.以石英玻璃为接收衬底,并分别以单晶硅和金薄膜为被转移材料进行了激光干涉诱导向后转移技术实验验证,利用SEM对获得的纳米结构进行了表征,分析了表面纳米粒子尺度分布。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蒋旭珂

导师: 翁占坤,王作斌,李理

关键词: 激光干涉诱导向后转移,硅纳米粒子,金纳米粒子,微纳结构,表面拉曼增强效应

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,材料科学,无线电电子学

单位: 长春理工大学

基金: 欧盟地平线计划 EU H2020-中国国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项(Fab Surf WAR Nos.2016YFE0112100 and 644971)

分类号: TB383.1;TN249

总页数: 65

文件大小: 7994K

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