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气体放电与等离子体在芯片制造领域中的应用
1
作者 付洋洋 王新新 +11 位作者 邹晓兵 韩星 陈佳毅 张东荷雨 陈健东 林楚彬 杨栋 贾鸿宇 王倩 郑博聪 赵凯 肖舒 《高电压技术》 北大核心 2025年第8期4458-4477,共20页
放电等离子体广泛应用于半导体芯片制造,包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、等离子体清洗等,其技术总成占据集成电路产业份额1/3以上,已发展成为芯片制造工艺与装备领域的关键核心技术。该文对气体放电与等离子体在芯片制造领域的典... 放电等离子体广泛应用于半导体芯片制造,包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、等离子体清洗等,其技术总成占据集成电路产业份额1/3以上,已发展成为芯片制造工艺与装备领域的关键核心技术。该文对气体放电与等离子体在芯片制造领域的典型应用进行了概述。首先,针对光刻光源系统,介绍了气体放电泵浦准分子激光、激光产生等离子体辐射极紫外光的基本原理,其本质都是利用等离子体产生的光辐射;其次,针对刻蚀用射频等离子体,介绍了低气压射频放电的产生、特性、调控及相关工艺技术;再次,对薄膜工艺、离子注入装备原理及相关放电等离子体技术原理进行了介绍与讨论;随后,在量测与检测方面,分别介绍了光学检测与电子束检测的特点,阐述了激光维持等离子体实现宽谱强辐射光源的基本原理与特性;最后,介绍了基于辉光放电的等离子体清洗技术,以及其在去除刻蚀残留物中的应用。通过总结梳理气体放电与等离子体在半导体制造领域中的应用及相关核心技术,明晰放电等离子体科学基础研究方向,助力解决半导体装备国产化过程中的等离子体技术瓶颈。 展开更多
关键词 气体放电 等离子体 芯片制造 气体激光 等离子体辐射 射频放电 等离子体刻蚀 激光维持等离子体 辉光放电清洗
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多孔石墨烯薄膜结构优化及其电容性能研究
2
作者 钟厉 廖声朝 +1 位作者 康俊 韩西 《表面技术》 北大核心 2025年第4期221-232,共12页
目的解决多孔石墨烯薄膜作为电极时离子传输受阻碍的问题。方法提出一种先将石墨烯前驱体预碳化处理,随后利用多步激光刻蚀方法来优化所制备的多孔石墨烯薄膜结构的方法,对石墨烯薄膜的表面形貌、晶体质量、湿润性和电化学性能进行表征... 目的解决多孔石墨烯薄膜作为电极时离子传输受阻碍的问题。方法提出一种先将石墨烯前驱体预碳化处理,随后利用多步激光刻蚀方法来优化所制备的多孔石墨烯薄膜结构的方法,对石墨烯薄膜的表面形貌、晶体质量、湿润性和电化学性能进行表征,并探索其在电化学储能器件中的应用。结果将石墨烯前驱体在300℃的温度下预碳化处理2 h后,可以使其在后续的激光刻蚀处理中形成具有稳定结构的石墨烯薄膜材料,这与预碳化导致前驱体中的有机小分子分解,使内部交联程度更高有关,从而在CO_(2)激光的重复作用下保持良好的基底稳定性。拉曼光谱的分析结果表明,预碳化处理后的样品在激光重复刻蚀的过程中可以对石墨烯结构优化过程进行直接观测,且在温度300℃下处理后具有更宽的演化范围。SEM扫描电子显微镜的表征结果显示,300℃预碳化后前驱体衍生的石墨烯薄膜具有典型的三维网络多孔结构,形成天然的离子传输通道。此外,电阻行为分析结果表明石墨烯薄膜具有一定程度的晶体缺陷能获得更优异的离子传输能力,促进电化学反应的发生,在1 mol/L的H2SO4电解质中面积比电容为124.6 mF/cm^(2),将其组装成微型电化学储能器件后也保持了优异的储电能力和循环稳定性。结论通过优化多孔石墨烯薄膜的结构来解决离子传输问题,进而获得显著提高的电化学性能,为制备兼具高储电能力和优异稳定性的电极材料提供了设计思路。 展开更多
关键词 多孔石墨烯薄膜 结构优化 预碳化处理 多步激光刻蚀 电容性能
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混合法制备的双锥角型光纤探针的应用
3
作者 曾祥 王婉玲 +2 位作者 汪凯伟 张波 刘子龙 《激光技术》 北大核心 2025年第3期399-402,共4页
为了提高双锥角型光纤探针的捕获效率,采用静态化学腐蚀法制备1次锥角,研磨法制备2次锥角,然后使用基于双锥角型光纤探针的单光纤光镊系统对酵母菌细胞进行捕获实验;并采用界面层腐蚀法制备出了参数相近的双锥角型光纤探针,分别测量了... 为了提高双锥角型光纤探针的捕获效率,采用静态化学腐蚀法制备1次锥角,研磨法制备2次锥角,然后使用基于双锥角型光纤探针的单光纤光镊系统对酵母菌细胞进行捕获实验;并采用界面层腐蚀法制备出了参数相近的双锥角型光纤探针,分别测量了两种不同方法制备的光纤探针对酵母菌细胞的捕获力大小。结果表明,混合法制备的双锥角型光纤探针具有更好的表面光滑度和对称性,其捕获效率比界面层腐蚀法制备的双锥角型光纤探针提高了20%。该研究对混合法制备双锥角型光纤探针是有帮助的。 展开更多
关键词 激光技术 光纤探针 光捕获 静态化学腐蚀法 研磨法
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镀镱硅基微腔的发光性能研究
4
作者 周晓雨 彭鸿雁 赵世华 《化工新型材料》 北大核心 2025年第6期83-87,93,共6页
利用激光刻蚀技术,在一定的激光参数下(激光能量250mJ、重复频率1Hz、脉冲宽度30ns、光斑直径150μm)对单晶硅进行刻蚀,4s后得到了硅基微腔样品。利用准分子外延设备,对样品进行了脉冲激光沉积实验。真空环境中对镱靶进行沉积,在微腔表... 利用激光刻蚀技术,在一定的激光参数下(激光能量250mJ、重复频率1Hz、脉冲宽度30ns、光斑直径150μm)对单晶硅进行刻蚀,4s后得到了硅基微腔样品。利用准分子外延设备,对样品进行了脉冲激光沉积实验。真空环境中对镱靶进行沉积,在微腔表面镀上一层Yb^(3+)膜。拉曼光谱检测结果表明:在694nm和580nm处出现了特征峰,该双峰特性可能与硅镱键发光有关。随后,将掺Yb的微腔样品放入1000℃的高温管式炉中进行退火处理。退火后的样品经拉曼光谱检测,发现630nm处的硅氧特征峰,属于Si—O—Si桥键的局域态发光,并伴随580nm处硅镱键的特征发光。 展开更多
关键词 激光刻蚀 脉冲激光沉积 拉曼光谱
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LiFePO_(4)电极表面织构化设计与表面润湿性研究
5
作者 于凯 王守仁 王英姿 《表面技术》 北大核心 2025年第4期180-190,共11页
目的提高锂离子电池电极表面的润湿性,改善锂离子扩散动力学,进一步探究织构对电极表面润湿性的影响规律。方法通过超快脉冲激光技术在LiFePO_(4)电极表面制备沟槽织构,借助扫描电子显微镜、非接触式三维光学轮廓仪、接触角测量仪、X射... 目的提高锂离子电池电极表面的润湿性,改善锂离子扩散动力学,进一步探究织构对电极表面润湿性的影响规律。方法通过超快脉冲激光技术在LiFePO_(4)电极表面制备沟槽织构,借助扫描电子显微镜、非接触式三维光学轮廓仪、接触角测量仪、X射线光电子能谱等测试手段,系统研究了织构对电极表面形貌和润湿性的影响。此外,使用电池测试系统和恒电位仪评估了锂离子电池放电性能和锂离子扩散动力学。结果织构电极表面的润湿性得到了显著改善,接触角降低至7.1°,润湿时间缩短至6 s,扩散面积增加至26.52 mm^(2),润湿过程表现出各向异性。仿真结果证明电解液在织构电极表面处于Wenzel润湿状态,并且拟合得到的接触角方程能较好地解释接触角的变化趋势。织构化电池在0.5 C下的容量保持率从58.4%提高到99.4%,显示出最大的锂离子扩散系数(2.67×10^(-13) cm^(2)/s)。结论织构对电极表面润湿性的改善具有显著效果,并且接触角与织构深径比呈负相关;激光烧蚀增加了电极的表面能,而C=O是提高电极表面亲液性的关键因素;电极材料的进一步润湿改善了锂离子扩散动力学,提高了锂离子电池放电性能,为制备高性能的锂离子电池提供了一定的指导。 展开更多
关键词 表面织构 锂离子电池 润湿性 磷酸铁锂 超快脉冲激光 刻蚀形貌 接触角
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SiC材料的水导激光工艺参数影响规律研究
6
作者 张青 乔红超 +3 位作者 王顺山 梁金盛 张雨庭 赵吉宾 《激光与红外》 北大核心 2025年第5期694-702,共9页
为探究水导激光技术在加工SiC材料孔与刻蚀过程中不同工艺参数对加工孔出入口质量与刻蚀深度的影响规律,设计了多组包括激光功率、扫描速度及加工次数在内的三个关键工艺参数,来进行水导激光加工SiC材料孔以及刻蚀研究,加工后试件通过... 为探究水导激光技术在加工SiC材料孔与刻蚀过程中不同工艺参数对加工孔出入口质量与刻蚀深度的影响规律,设计了多组包括激光功率、扫描速度及加工次数在内的三个关键工艺参数,来进行水导激光加工SiC材料孔以及刻蚀研究,加工后试件通过白光干涉仪进行形貌观测和数据测量,数据结果通过Origin数据处理软件进行分析。实验结果表明:在加工孔过程中,激光功率的增加有利于减少孔锥度、提升圆度,同时由于在高温情况下SiC材料导热性急速下降且熔点高,因而对孔直径影响较少。而扫描速度对加工后微孔的入口、出口直径变化不大,对出口圆度影响较大;在刻蚀过程中,随着激光功率增加、扫描速度减小、加工次数增多,材料的刻蚀深度显著增加。水导激光相比于传统激光,在加工SiC材料方面更具优势,可显著减少热损伤、重铸层等缺陷。本研究为水导激光技术加工SiC材料工艺参数方面提供参考。 展开更多
关键词 水导激光加工技术 SIC材料 加工孔工艺研究 刻蚀工艺研究
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金刚石等离子体刻蚀技术研究进展
7
作者 焦硕沛 张旭芳 +2 位作者 李明坤 张雪恰 张静 《表面技术》 北大核心 2025年第7期34-49,共16页
金刚石因其优越的电学、物理及化学性质,如超宽的禁带宽度、高硬度、高热导率和高稳定性,被广泛应用于电子器件、光学元件及微机电系统(MEMS)等领域。然而,由于其高度稳定的物理和化学性质,使得金刚石的加工具有极大的挑战性。在众多金... 金刚石因其优越的电学、物理及化学性质,如超宽的禁带宽度、高硬度、高热导率和高稳定性,被广泛应用于电子器件、光学元件及微机电系统(MEMS)等领域。然而,由于其高度稳定的物理和化学性质,使得金刚石的加工具有极大的挑战性。在众多金刚石刻蚀方法中,等离子体刻蚀技术因其高精度和低损伤的优势,成为金刚石微加工的重要手段。综述了不同类型等离子体刻蚀金刚石的研究进展,分别介绍了氧等离子体、氢等离子体以及其他混合气体的刻蚀特点,详细阐明了各种等离子体刻蚀金刚石的刻蚀机理。此外,还分析了影响刻蚀的主要因素,包括气压、功率、温度和金刚石类型等,这些参数共同决定了刻蚀的速率、粗糙度和选择比。最后,探讨了等离子体刻蚀拓展工艺的研究进展,说明了激光诱导等离子体刻蚀的工作原理和其在金刚石加工领域的应用前景,以及金属催化等离子体刻蚀的刻蚀机理及此方法在金刚石薄膜图案化上的应用前景。通过总结不同刻蚀气体及工艺参数对刻蚀效果的影响,本文旨在为实现对金刚石的精确刻蚀提供理论依据,并为不同用途的金刚石器件的制备提供参考。最后,展望了等离子体刻蚀技术在金刚石微纳加工领域的未来发展方向,包括新型刻蚀气体的探索、与其他加工技术的结合以及工艺参数的进一步优化。 展开更多
关键词 金刚石 等离子体刻蚀 微纳加工 金属催化 图案化 激光诱导
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激光刻蚀对磁控溅射ZnO气敏性能的影响
8
作者 李东明 黄良宇 +1 位作者 祝小杰 孙士斌 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第9期107-111,共5页
通过激光刻蚀技术对磁控溅射法制备的氧化锌(ZnO)纳米薄膜进行表面调控,分析不同激光功率对薄膜气敏性能的影响,并确定传感器在最佳性能时的激光功率。结果表明,以0.15 W的激光功率对ZnO薄膜进行刻蚀处理后,传感器在320℃工作温度下对... 通过激光刻蚀技术对磁控溅射法制备的氧化锌(ZnO)纳米薄膜进行表面调控,分析不同激光功率对薄膜气敏性能的影响,并确定传感器在最佳性能时的激光功率。结果表明,以0.15 W的激光功率对ZnO薄膜进行刻蚀处理后,传感器在320℃工作温度下对乙醇的灵敏度达到13.6,即便在95%高相对湿度环境下,其灵敏度仍为7.01。此外,该传感器具有良好的选择性、重复性、长期稳定性、抗湿性以及快速的响应/恢复时间。 展开更多
关键词 磁控溅射 氧化锌薄膜 激光刻蚀 气体传感器 抗湿性
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基于法布里-珀罗腔产生飞秒激光脉冲串在ITO薄膜表面精密加工
9
作者 李重周 王培尧 +3 位作者 龙明泉 许宇锋 韩若中 贾天卿 《光子学报》 北大核心 2025年第5期33-46,共14页
利用法布里-珀罗腔对飞秒激光进行时域整形,得到输出子脉冲间隔在1~1500 ps内灵活可调的飞秒激光脉冲串,在厚度为185 nm的ITO薄膜上加工出高质量的刻蚀线。实验结果显示,利用飞秒激光脉冲串加工得到的单根刻蚀线在线边沿粗糙度上明显优... 利用法布里-珀罗腔对飞秒激光进行时域整形,得到输出子脉冲间隔在1~1500 ps内灵活可调的飞秒激光脉冲串,在厚度为185 nm的ITO薄膜上加工出高质量的刻蚀线。实验结果显示,利用飞秒激光脉冲串加工得到的单根刻蚀线在线边沿粗糙度上明显优于原始高斯光加工的刻蚀线。利用子脉冲间隔为150 ps、激光能流密度为0.49 J/cm^(2)、扫线速度为0.2 mm/s的脉冲串加工得到的刻蚀线质量较高,线宽度仅有1.45μm(顶部)和0.95μm(底部),线边沿粗糙度仅有9.48 nm。该加工工艺配合平移台,实现了高质量的排线和任意曲线的导线。 展开更多
关键词 激光加工 法布里-珀罗腔 飞秒激光脉冲串 刻蚀线 ITO薄膜
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紫外纳秒激光加工CVD单晶金刚石基础研究
10
作者 占化斌 冯凯旋 +6 位作者 陈宇鹏 李静 韦佳伟 陈建辉 郝奇 万昌韦 陈妮 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第2期205-213,共9页
化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)单晶金刚石因具备优异的材料特性,被广泛应用于散热等领域;但由于CVD单晶金刚石的高硬度及脆性,目前多采用激光进行CVD单晶金刚石微槽结构的加工。为探究激光参数对CVD单晶金刚石微槽结构... 化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)单晶金刚石因具备优异的材料特性,被广泛应用于散热等领域;但由于CVD单晶金刚石的高硬度及脆性,目前多采用激光进行CVD单晶金刚石微槽结构的加工。为探究激光参数对CVD单晶金刚石微槽结构的影响,通过构建紫外纳秒激光平顶模式的线刻蚀能量模型并结合线刻蚀试验,分析激光功率及扫描速度对刻蚀CVD单晶金刚石槽宽度及深度的影响规律。结果表明:在线刻蚀试验中,激光功率由1.2 W增大至10.8 W时,线刻蚀槽的宽度基本不变,而深度由35.7μm增大至57.2μm;扫描速度由3 mm/s增大至29 mm/s时,线刻蚀槽的宽度由39.5μm缩减至26.3μm,深度由77.6μm缩减至18.0μm。结合线刻蚀能量模型以及线刻蚀试验,激光功率的增大会导致线刻蚀槽的宽度和深度增大,但对深度的影响要大于对宽度的影响;扫描速度的增大会导致槽的宽度和深度减小,同时导致槽锥角增大,底部出现平坦面。此外,EDS分析显示激光刻蚀后的产物中C元素含量减少,而O、N元素含量增加,说明在刻蚀过程中可能发生了金刚石向石墨的相变以及石墨的氧化反应,且在线刻蚀过程中可能出现了反应产物的溅射现象。 展开更多
关键词 紫外纳秒激光 单晶金刚石 激光刻蚀 平顶激光
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微晶玻璃飞秒激光加工研究进展
11
作者 冯杰才 卢正欣 +2 位作者 陶龙辉 徐瑞 唐敏 《热加工工艺》 北大核心 2025年第14期68-78,共11页
微晶玻璃具有优异的力学、热学、电学和光学性能等,在航空航天、电子信息、生物医疗等领域展现出巨大的应用潜力。然而,微晶玻璃固有的高硬度和脆性给传统加工方法带来了严峻挑战,传统机械加工容易产生微裂纹,化学腐蚀法则难以实现精细... 微晶玻璃具有优异的力学、热学、电学和光学性能等,在航空航天、电子信息、生物医疗等领域展现出巨大的应用潜力。然而,微晶玻璃固有的高硬度和脆性给传统加工方法带来了严峻挑战,传统机械加工容易产生微裂纹,化学腐蚀法则难以实现精细微结构加工。近年来,飞秒激光加工技术以其超短脉冲宽度和超高峰值功率的独特优势,为微晶玻璃的精密加工提供了新的解决途径。首先梳理了飞秒激光与微晶玻璃的相互作用机制,包括非线性吸收引发的材料改性、热效应诱导的应力演化以及晶相分布调控等。其次,分析了飞秒激光烧蚀、激光诱导改性结合化学刻蚀、晶化/相变法及飞秒激光复合加工等方法,及其在微流控芯片、光学器件集成、表面功能化、纳米结构诱导生长和材料连接切割等领域的典型应用。最后,总结了微晶玻璃飞秒激光加工仍存在的问题与应对策略,指出后续研究可通过高功率激光系统研发、加工过程实时监测、三维结构制备技术创新及融合人工智能等方法,推动微晶玻璃飞秒激光加工的规模化应用。 展开更多
关键词 飞秒激光 微晶玻璃 激光烧蚀 化学刻蚀 诱导晶化
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基于机器学习的K424合金刻蚀深度预测 被引量：2
12
作者 张青 乔红超 +1 位作者 王顺山 赵吉宾 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期701-709,共9页
为探究水导激光加工过程中不同工艺参数对K424高温合金刻蚀深度的作用,对K424高温合金进行了包括激光功率、进给速度及加工次数在内的三个关键工艺参数的影响刻蚀实验,实验结果表明:较大的功率、较小的进给速度和多次加工会产生更深的... 为探究水导激光加工过程中不同工艺参数对K424高温合金刻蚀深度的作用,对K424高温合金进行了包括激光功率、进给速度及加工次数在内的三个关键工艺参数的影响刻蚀实验,实验结果表明:较大的功率、较小的进给速度和多次加工会产生更深的刻蚀。此外采用XGBoost、RF、BPNN以及SVR四种模型建立了激光功率、进给速度和加工次数与加工深度之间的预测模型。在拟合效果上XGBoost与SVR模型表现优异,最大误差百分比均不到0.3%;在预测结果方面显示,XGBoost最大误差百分比6.698%,优于另三种模型。最后得出XGBoost模型在拟合和预测K424高温合金加工深度方面有更好的性能。与传统的干式激光加工相比,水导激光加工技术减少了材料热损伤,提高了加工质量。该研究为水导激光加工K424高温合金提供了参考。 展开更多
关键词 水导激光加工技术 K424高温合金 XGBoost 刻蚀深度预测
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超疏水铜表面的制备及其抑霜性和耐磨性研究 被引量：3
13
作者 高文 鲁祥友 谢远来 《涂料工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期65-71,共7页
为了提高工程领域金属铜表面疏水性及耐磨性,采用纳秒激光刻蚀技术和超疏水涂层相结合的方式制备超疏水铜表面,表征了铜表面的形貌、润湿性及耐磨性,并从结霜时间和霜层厚度两方面对表面抑霜性进行分析。结果表明,超疏水铜表面具有超疏... 为了提高工程领域金属铜表面疏水性及耐磨性,采用纳秒激光刻蚀技术和超疏水涂层相结合的方式制备超疏水铜表面,表征了铜表面的形貌、润湿性及耐磨性,并从结霜时间和霜层厚度两方面对表面抑霜性进行分析。结果表明,超疏水铜表面具有超疏水性(水接触角为156°,水滚动角为3.9°),在制冷温度-15℃、-10℃和-5℃下[环境温度(28±1)℃、相对湿度(78±2)%],具有良好的抑霜性;与普通铜表面相比,冷面温度越高,抑霜效果越明显,且抑霜效果是激光刻蚀与超疏水涂层共同作用导致。铜表面经过50个线性磨损周期后,依然保持超疏水性。 展开更多
关键词 激光刻蚀 超疏水涂层 耐磨性 抑霜性
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医用TC4钛合金激光-化学复合抛光及表面形貌演化 被引量：2
14
作者 邵勇 孙树峰 +5 位作者 王萍萍 蒙卡·彼得·帕沃尔 陈博文 张丰云 王茜 孙维丽 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期227-237,共11页
表面粗糙度是医疗器械构件最重要的质量特征之一,然而现有的激光抛光、化学抛光等单一表面抛光技术存在一定局限性。针对医用TC4钛合金表面的精密抛光需求,设计并搭建一套激光-化学复合抛光系统,通过激光-化学复合加工材料去除机理分析... 表面粗糙度是医疗器械构件最重要的质量特征之一,然而现有的激光抛光、化学抛光等单一表面抛光技术存在一定局限性。针对医用TC4钛合金表面的精密抛光需求,设计并搭建一套激光-化学复合抛光系统,通过激光-化学复合加工材料去除机理分析和开展TC4钛合金的激光-化学复合抛光试验,深入探究复合抛光过程中不同抛光阶段材料表面形貌的演变过程及粗糙度变化并进行分析,进而明确激光-化学复合抛光机理。研究结果表明,激光-化学复合抛光材料去除是基于激光热-力效应与激光诱导化学腐蚀溶解共同作用的结果,而且两者具有一定协同效应,在适当的工艺窗口内,化学腐蚀溶解可以完全去除激光烧蚀产生的残渣和重熔物。激光辐照会在工件表面“峰-谷”区域产生温度差,进而导致化学溶解速率差异,即“山峰”区域溶解速率快,“山谷”区域溶解速率慢,从而实现表面粗糙度的降低。最后采用合适的工艺参数,优化了抛光效果,实现了医用TC4钛合金的选择性精密抛光,激光辐照区域表面粗糙度Ra由初始的5.230μm下降至0.225μm,Sa由初始的8.630μm下降至0.571μm,分别下降95.7%和93.4%。研究结果可为钛合金或其他自钝化金属的精密抛光提供参考。 展开更多
关键词 激光 钛合金 抛光 表面形貌 化学腐蚀
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飞秒激光参数对硅橡胶表面结构与防冰性能影响的研究 被引量：2
15
作者 贺彬波 蒋果 杨灿 《精密成形工程》 北大核心 2024年第6期12-23,共12页
目的采用飞秒激光刻蚀硅橡胶表面,获得表面结构较优、润湿性能与防冰性能优异的超疏水硅橡胶表面。方法通过控制变量,设计单因素试验,研究飞秒激光参数(填充间距、能量密度、扫描速度)对硅橡胶表面结构的影响规律。基于正交试验设计和... 目的采用飞秒激光刻蚀硅橡胶表面,获得表面结构较优、润湿性能与防冰性能优异的超疏水硅橡胶表面。方法通过控制变量,设计单因素试验,研究飞秒激光参数(填充间距、能量密度、扫描速度)对硅橡胶表面结构的影响规律。基于正交试验设计和极差分析获得使表面结构规整且表面粗糙度最大的相对最优工艺参数,研究飞秒激光参数对表面粗糙度的影响主次顺序。结果飞秒激光刻蚀硅橡胶的相对最佳工艺参数如下:能量密度为5 J/cm^(2),扫描速度为200 mm/s,填充间距为20μm。最优参数组下激光刻蚀的超疏水硅橡胶表面粗糙度达到最大值5.954μm,具有规整的峰状凸起与微纳结构和优异的超疏水性能,水接触角高达165.3°,滚动角低至2.6°。该超疏水硅橡胶表面具有优异的防冰性能,在低温高湿环境下,与未处理的硅橡胶表面相比,结冰时间由67 s延长至312 s,冰黏附强度由39.6 kPa降低至7.4 kPa。超疏水硅橡胶还具有良好的循环除冰性能,经20次结冰/除冰循环后,冰黏附强度仍不超过20 kPa;此外,该表面还具有优异的耐腐蚀性能和良好的耐磨损性能。结论飞秒激光增大能量密度和减小扫描速度会使激光刻蚀宽度增大,要避免纵向条纹,应控制填充间距不超过激光刻蚀宽度。激光参数优化后刻蚀出的超疏水硅橡胶表面具备优异的防冰性能,并且机械与化学稳定性较好,在恶劣环境中的防冰领域,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 硅橡胶 飞秒激光刻蚀 纵向条纹 激光参数优化 超疏水表面 防冰表面
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激光辅助制备有序孔钽箔及其电容性能研究
16
作者 王文波 康俊 +3 位作者 李年 蒲靖文 孔明光 王振洋 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第20期198-207,共10页
目的改善商业钽箔作为钽阳极材料时比容量有限的问题。方法提出了一种利用激光刻蚀技术和电化学腐蚀相结合的工艺在商业钽箔上构筑有序孔用于提升其储电能力的方法,对处理前后钽箔的表面形貌、结构特征以及电容性能发生的变化进行表征... 目的改善商业钽箔作为钽阳极材料时比容量有限的问题。方法提出了一种利用激光刻蚀技术和电化学腐蚀相结合的工艺在商业钽箔上构筑有序孔用于提升其储电能力的方法,对处理前后钽箔的表面形貌、结构特征以及电容性能发生的变化进行表征。结果利用15 V的电压阳极氧化处理预先在钽箔表面生长一层Ta_(2)O_(5),其具有的厚度更好地适应了1064nm激光的重复扫描。Ta_(2)O_(5)层在激光的作用下被有效去除,电子显微镜的表征结果显示,钽箔表面形成有序分布的阵列型微结构,为钽箔在电化学腐蚀过程中的孔生长提供了范围,这种独特的结构也为钽箔的电化学反应提供了更丰富的活性位点。比电容量的测试结果显示,有序孔钽箔在1mol/L的H2SO4电解质溶液中具有247.4n F/mm^(2)的优异面积比容量,与未处理的商业钽箔21.7nF/mm^(2)的面积比容量相比提升了近11.4倍。结论通过对商业钽箔进行特殊的孔结构设计,可以显著提升其作为电极时的比容量,利用激光刻蚀和电化学腐蚀的双重作用来控制钽箔上孔隙生长的有序性,有望为下一代钽电解电容器阳极材料的研究提供设计思路。 展开更多
关键词 激光刻蚀技术 电化学腐蚀 有序孔阵列钽箔 钽电容器 电容性能
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激光微织构表面水滴撞击动力学行为特性研究
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作者 石博 王一凡 +2 位作者 白娟 杨广峰 崔静 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期516-521,共6页
为了探究低韦伯条件下,微织构超疏水表面的液滴撞击动力学行为特性,利用激光微织构技术在航空用材Ti 6Al4V试样表面用不同扫描速度的纳秒激光制备出三角纹理微纳织构,借助高速摄像实验平台研究水滴撞击水平表面和倾斜表面动力学行为特... 为了探究低韦伯条件下,微织构超疏水表面的液滴撞击动力学行为特性,利用激光微织构技术在航空用材Ti 6Al4V试样表面用不同扫描速度的纳秒激光制备出三角纹理微纳织构,借助高速摄像实验平台研究水滴撞击水平表面和倾斜表面动力学行为特性。实验结果表明,水滴冲击平表面高度越高,空气越不容易进入片层,使最大铺展系数增加;与平表面相比,相同高度的斜表面滑移时更多空气进入片层,最大铺展系数最小;其中在扫描速度为100mm/s的工况下,表面凸起占比达到64611,表面纳米颗粒最大,微米颗粒最多,表面的静态接触特性与动态接触特性最优。受表面结构和表面能协同作用共同影响水滴弹离表面的状态。本实验可为航空领域制备超疏水、主动防除冰表面提供一定参考。 展开更多
关键词 TC4(Ti6Al4V)钛合金 激光刻蚀 液滴撞击 平表面 倾斜表面
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ICF分解实验中的平面调制靶和薄膜靶的研制 被引量：9
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作者 周斌 孙骐 +3 位作者 黄耀东 沈军 吴广明 王珏 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 2004年第1期79-83,共5页
本工作研制了用于惯性约束聚变ICF分解实验模拟聚变靶丸表面粗糙度和驱动激光空间不均匀性对R T不稳定性作用的平面调制靶和平面薄膜靶。以激光干涉法结合图形转移工艺获得波长20～100μm、振幅0 0～4 0μm的正弦调制图形的模板,再将调... 本工作研制了用于惯性约束聚变ICF分解实验模拟聚变靶丸表面粗糙度和驱动激光空间不均匀性对R T不稳定性作用的平面调制靶和平面薄膜靶。以激光干涉法结合图形转移工艺获得波长20～100μm、振幅0 0～4 0μm的正弦调制图形的模板,再将调制图形转移至溴代聚苯乙烯薄膜表面,制备出ICF实验用溴代聚苯乙烯平面调制箔靶;以半导体工艺结合自截止腐蚀工艺制得厚度4μm左右的自支撑Si平面薄膜靶。Si膜的表面粗糙度为几十纳米。对所研制的两种靶型的参数进行了测量。 展开更多
关键词 惯性约束聚变 平面调制靶 薄膜靶 ICF 表面粗糙度 溴代聚苯乙烯
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酸蚀与紫外激光预处理结合提高熔石英损伤阈值 被引量：12
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作者 陈猛 向霞 +8 位作者 蒋勇 祖小涛 袁晓东 郑万国 王海军 李熙斌 吕海兵 蒋晓东 王成程 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1383-1387,共5页
采用HF酸刻蚀和紫外激光预处理相结合的方式提升熔石英元件的负载能力,用质量分数为1%的HF缓冲溶液对熔石英刻蚀1-100 min,综合透过率、粗糙度和损伤阈值测试结果,发现刻蚀时间为10min的熔石英抗损伤能力最佳。采用355 nm紫外激光对HF... 采用HF酸刻蚀和紫外激光预处理相结合的方式提升熔石英元件的负载能力,用质量分数为1%的HF缓冲溶液对熔石英刻蚀1-100 min,综合透过率、粗糙度和损伤阈值测试结果,发现刻蚀时间为10min的熔石英抗损伤能力最佳。采用355 nm紫外激光对HF酸刻蚀10 min的熔石英进行预处理,结果表明：紫外预处理能量密度在熔石英零损伤阈值的60%以下时,激光损伤阈值单调递增;能量到达80%时,阈值反而低于原始样片的损伤阈值。适当地控制酸蚀时间和紫外激光预处理参数能有效提高熔石英的抗损伤能力。 展开更多
关键词 熔石英 化学刻蚀 激光预处理 光透过率 损伤阈值
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157nm激光微加工过程中激光参量对刻蚀性能的影响 被引量：4
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作者 戴玉堂 崔健磊 +1 位作者 徐刚 白帆 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期36-38,85,共4页
为了研究157nm激光工艺参量对刻蚀性能的影响,采用157nm深紫外激光对两种宽禁带材料(石英玻璃和蓝宝石)进行微刻蚀试验,得到了理想的工艺参量范围,蓝宝石的刻蚀速率大约是石英玻璃的一半,并且蓝宝石的刻蚀表面要比石英玻璃粗糙得多。随... 为了研究157nm激光工艺参量对刻蚀性能的影响,采用157nm深紫外激光对两种宽禁带材料(石英玻璃和蓝宝石)进行微刻蚀试验,得到了理想的工艺参量范围,蓝宝石的刻蚀速率大约是石英玻璃的一半,并且蓝宝石的刻蚀表面要比石英玻璃粗糙得多。随着刻蚀深度的增加,光解生成物的脱出变得困难,从而导致刻蚀速率的降低。选用较高的扫描速率和较低脉冲频率的组合进行激光扫描刻蚀能有效地降低刻蚀面的粗糙度。结果表明,对非金属材料的刻蚀,激光的能量密度在材料刻蚀阈值的2.5倍～4倍时能获得较好的刻蚀效果。 展开更多
关键词 激光技术 157nm激光 激光参量 刻蚀效率 刻蚀质量
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