飞秒激光烧蚀锗等离子体特性研究

摘要

近些年以来，激光烧蚀方面的研究很多，主要是通过改变实验中的脉冲激光参数、和烧蚀靶材的种类，还有些通过改变环境气体参数的研究，由此研究激光诱导等离子体的特性演化。现阶段对于激光烧蚀金属靶材的等离子体特性的研究较多，对于激光烧蚀半导体材料的研究相对较少。锗(Ge)作为一种半导体材料的应用十分广泛，在太阳能电池和光纤通信等领域都起到了至关重要的作用，而且在光电对抗方面也同样具有非同寻常的发展前景，为军事产业提供了强有力的技术基础。因此需要我们更多的了解和掌握飞秒激光烧蚀Ge的等离子体特性。
　　本论文研究在不同环境条件下，利用飞秒激光烧蚀Ge的等离子体光谱，对飞秒激光诱导等离子体的特性开展研究。主要工作分为以下三部分:实验中均采用了中心波长为800nm，脉宽100fs的千赫兹飞秒激光烧蚀锗靶材。
　　第一部分:在空气中标准大气压条件下，利用等离子体的发射光谱法，研究等离子体时间和空间的特性规律。给出在不同能量下，等离子体的光谱强度随时空的演化规律，计算出电子密度和电子温度随时间的演化以及激光能量对电子密度和电子温度的影响。
　　第二部分:在真空环境下，根据等离子体的时间和空间发射光谱研究等离子体的膨胀动力学过程，给出在不同压强下，等离子体发射光谱随时间和空间的演化规律;计算出电子温度和电子密度的时间演化以及不同压强对电子温度和电子密度的影响。
　　第三部分:在不同气体（Ar、He）环境下，根据等离子体的时空分辨发射光谱法，研究了等离子体的膨胀动力学过程，给出在不同环境气体的不同压强下，等离子体发射光谱随时间和空间的演化规律;计算出电子温度和电子密度的时间演化以及不同环境气体与不同压强对电子温度和电子密度的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 飞秒激光烧蚀技术简介

1．3 激光诱导等离子体特性概述

1．4 国内外研究进展

1．5 论文的研究方法

1．6 研究内容

第二章 空气中标准大气压下Ge等离子体特性

2．1 实验装置和方法

2．2 Ge等离子体发射光谱的时空演化

2．2．1 Ge等离子体发射光谱

2．2．2 Ge等离子体发射光谱的时间演化

2．2．3 Ge等离子体发射光谱的空间演化

2．2．4 激光能量对等离子体发射光谱的影响

2．3 等离子体的电子温度

2．3．1 电子温度的时间演化

2．3．2 电子温度随能量变化

2．4 等离子体的电子密度

2．4．1 电子密度的时间演化

2．4．2 电子密度随能量变化

2．5 本章小结

第三章 真空环境下Ge等离子体特性

3．1 实验装置和方法

3．2 Ge等离子体发射谱的时空演化

3．2．1 Ge等离子体发射光谱

3．2．2 等离子体光谱的时空演化

3．2．3 气体压强对等离子体谱线强度的影响

3．3 电子温度和密度

3．3．1 电子温度的时间演化

3．3．2 电子温度随压强演化

3．3．3 电子密度的时间演化

3．3．4 电子密度随压强演化

3．4 本章小结

第四章 不同气体环境下的Ge等离子体特性

4．1 实验装置和方法

4．2 Ge等离子体发射谱的时空演化

4．2．1 Ge等离子体发射光谱

4．2．2 等离子体谱线的时空演化

4．2．3 气体压强对等离子体谱线强度的影响

4．3 电子温度和密度

4．3．1 电子温度的时间演化

4．3．2 电子温度随压强演化

4．3．3 电子密度的时间演化

4．3．4 气体压强对电子密度的影响

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献