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摘要
利用分子动力学模型模拟出单个脉冲作用后的热传导过程,并得到了在下个脉冲辐照前硅材料表面的温度变化情况,深入探究了非辐射复合及表面浮雕结构对硅表面温度的影响,并根据分子动力学方程数值模拟了多脉冲飞秒激光烧蚀硅材料的超快热响应,分析了电子与晶格的瞬态热平衡和硅表面最大温度随俄歇复合的变化。针对硅材料加工领域中高频多脉冲持续扫描硅表面的情况,建立了宏观加热机制,以减轻加工过程中的热累积效应。当采用较高重频脉冲时,宏观热模型计算结果表明多脉冲扫描硅表面时,温度的热积累不仅与光源本身入射通量和重频有关,也与扫描速度有关。实验中运用通量为1～2J/cm2、重频为10Hz～1kHz的飞秒激光光源烧蚀硅靶,发现低频脉冲下表面熔融、氧化等现象不利于产生光滑孔状形貌。
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