《雙束脈衝雷射技術製備大尺寸緻密均勻的SiC薄膜》是依託山東大學，由劉向東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雙束脈衝雷射技術製備大尺寸緻密均勻的SiC薄膜
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉向東
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本申請課題擬採用理論和實驗相結合的方法，分析雙束脈衝雷射燒蝕SiC等材料的蒸發和膨脹的物理機制。從研究產生的電漿特性入手，對雙束脈衝雷射沉積過程的主要機理做深入探討，總結出能夠產生電離效率高、大尺寸空間膨脹、壽命長的電漿實驗條件。在此研究基礎上，通過外加磁場的調控使其內部離子空間分布均勻，通過對燒蝕和沉積過程的研究，最終實現並完善雙束脈衝雷射在Si襯底上製備大尺寸（5cm）緻密均勻的高熔點超硬度SiC薄膜。為PLD製備高質量的薄膜提供可靠的實驗和理論依據。雙束脈衝雷射燒蝕沉積技術的不斷完善必將使高質量、高附著強度、均勻的大尺寸薄膜製備得以順利實現，是解決單束雷射沉積鍍膜中出現各種缺陷的最有效的途徑。
結題摘要
圍繞著課題的研究內容及研究目的開展了一系列地實驗與理論相結合的探索研究.重點研究高功率納秒脈衝雷射與SiC材料相互作用過程中電漿的演化機制及物理機理. 研究了波長是1064和532nm的雷射燒蝕SiC靶材得到的電漿的空間分布情況。在距離較遠範圍內（＞3mm），對於1064nm入射雷射，電子密度和電子溫度是一種慢變化行為，且隨著距離的變化存在波動，出現這種現象主要因為電漿對後續入射雷射的自調節作用使得冷卻過程被電子和離子的複合所釋放的能量所補償。對於532nm的入射雷射，電子密度卻有上升的趨勢，而電子溫度在3-5mm的平緩變化後卻急劇的降低。我們還研究了透鏡到樣品的距離與雷射燒蝕SiC產生電漿的關係，當LTSD小於透鏡焦距時，電子溫度、電子密度和譜線強度均隨著LTSD的增加而增加，但當LTSD大於透鏡焦距時，電子溫度和電子密度依然呈現上升的趨勢，但是特徵譜線強度卻呈現出不同的演化趨勢。我們還研究了納秒量級脈衝雷射與SiC材料相互作用後在其表面形成的微納米柱體結構。通過X射線能譜分析出微結構的C與Si元素比例為7:3，不利於形成等比例的SiC薄膜。將雷射束再次聚焦在納米柱體區域，我們通過等離子光譜診斷技術發現與燒蝕SiC平滑表面相比，C元素譜線能明顯增強。實驗表明，這些納米柱體結構能夠對後續入射雷射產生匯聚作用，可以進一步誘導產生更為緻密高溫電漿，有利於沉積高質量SiC薄膜。
