SiC材料表面处理——飞秒激光微纳制备及其瞬态物理过程

针对当前飞秒激光微加工的热点问题，本书主要介绍了飞秒激光在半导体材料表面快速、高效制备高精度、高质量表面周期微纳米结构的方法，通过泵浦-探测技术和飞秒激光多维光场的精准操控，在sic材料表面制备了高质量的微纳米颗粒结构、光栅状表面周期条纹结构和二维“微岛”阵列结构，系统探究了光场操控对材料界面微纳米结构的调控机制；分析并讨论了表面等离激元与瞬态折射率光栅超表面在激光诱导表面周期结构形成过程中的重要作用，基于飞秒激光多光束泵浦-探测技术，获得了超强飞秒激光脉冲辐照半导体材料表面瞬态物理过程随时间的演化图景。本书可供从事与光学学科相关，尤其是从事激光微纳制备研究工作的师生及科研人员学习和参考。

和万霖，男，工学博士，中国光学学会会员，西安石油大学理学院讲师。2017年毕业于南开大学现代光学研究所，获得光学工程工学博士学位。主要从事光学工程学科方面的教学和科研工作，研究方向为飞秒激光微纳结构制备及其光学特性研究。目前主持一项国家自然科学基金项目，参与国家自然科学基金面上项目2项，在靠前知名学术期刊上发表学术论文5篇（SCI收录）。先后给本科生主讲《激光技术及应用》《大学物理实验》等课程。

第1章 绪论
1.1 引言
1.2 飞秒激光微加工
1.2.1 飞秒激光发展史
1.2.2 飞秒激光加工机理
1.2.3 飞秒激光加工特点
1.2.4 飞秒激光在微纳加工中的应用
1.3 飞秒激光诱导表面周期结构的研究进展
1.3.1 飞秒激光烧蚀及改性
1.3.2 飞秒激光诱导表面周期性条纹结构
1.3.3 飞秒激光在材料表面诱导产生二维周期结构
1.3.4 激光诱导表面周期结构的物理机制
1.4 飞秒激光烧蚀材料瞬态物理过程的研究进展
第2章 飞秒激光SiC表面微纳米颗粒结构制备
2.1 飞秒激光微加工实验系统
2.1.1 飞秒激光系统
2.1.2 三维精密加工平台
2.1.3 飞秒激光直写加工系统
2.2 SiC材料及其属性
2.2.1 SiC材料的研究意义
2.2.2 SiC的晶体结构及属性
2.3 圆偏振飞秒激光在4H-SiC表面制备微纳米颗粒结构
2.3.1 入射激光功率对表面微结构的影响
2.3.2 扫描速度对表面微结构的影响
2.3.3 实验结果与分析
2.4 飞秒激光在6H-SiC表面诱导纳米颗粒结构
2.5 本章小结
第3章 单束飞秒激光在sic表面诱导周期条纹结构
3.1 飞秒激光直写加工装置
3.2 飞秒激光对SiC表面的烧蚀及改性
3.2.1 离焦距离对逐点扫描产生表面结构形貌的影响
3.2.2 飞秒激光偏振方向对周期性条纹结构的影响
3.2.3 扫描速度对样品表面微结构的影响
3.2.4 入射激光功率对表面周期性条纹结构的影响
3.3 单束飞秒激光诱导表面周期条纹结构理论分析
3.4 本章小结
第4章 双束飞秒激光诱导SiC表面周期条纹结构
4.1 双束飞秒激光微加工系统
4.2 飞秒激光干涉在SiC表面诱导周期条纹结构
4.2.1 双束偏振异向飞秒激光干涉诱导表面条纹结构
4.2.2 偏振方向相互垂直的双束飞秒激光作用结果
4.3 延迟可调飞秒激光诱导表面条纹结构
4.3.1 双束激光偏振方向夹角为10°的情况
4.3.2 双束激光偏振方向夹角为30°的情况
4.3.3 双束激光偏振方向夹角为45°的情况
4.3.4 双束激光偏振方向夹角为60°的情况
4.4 双束飞秒激光诱导表面周期性条纹结构理论分析
4.5 飞秒激光诱导SiC表面超快动力学过程
4.5.1 瞬态折射率光栅的演化过程
4.5.2 瞬态介电常数的演化过程
4.6 本章小结
第5章 三束飞秒激光制备一维表面周期结构
5.1 三束飞秒激光微加工系统
5.2 三束飞秒激光偏振夹角为矾θ1=θ2=30°
5.2.1 前两个光束时间延迟为10ps时的情况
5.2.2 前两个光束时间延迟为20ps时的情况
5.2.3 前两个光束时间延迟为60ps时的情况
5.3 三束飞秒激光偏振夹角为θ1=θ2=45°
5.3.1 前两个光束时间延迟为10ps时的情况
5.3.2 前两个光束时间延迟为60ps时的情况
5.4 三束飞秒激光偏振夹角为θ1=θ2=60°
5.4.1 前两个光束时间延迟为10ps时的情况
5.4.2 前两个光束时间延迟为60ps时的情况
5.5 本章小结
第6章 三束飞秒激光制备二维表面周期结构
6.1 偏振异向三束飞秒激光制备二维表面周期结构
6.2 偏振垂直三束飞秒激光制备二维表面周期结构
6.2.1 前两个光束时间延迟为20ps时的情况
6.2.2 前两个光束时间延迟为40ps时的情况
6.3 三束飞秒激光制备表面周期结构物理机制
6.3.1 条纹倾斜角变化的物理机制
6.3.2 HSF条纹结构产生的物理机制
6.3.3 HSF条纹到LSF转变的物理机制
6.3.4 二维“微岛”阵列结构产生的理论分析
6.4 本章小结
第7章 SiC表面微区的能谱分析及显微拉曼光谱测量
7.1 飞秒激光辐照前后SiC表面的能谱分析
7.2 飞秒激光辐照SiC表面的显微拉曼光谱测量
7.3 本章小结
附录
附录Ⅰ 特殊名词中英文对照
附录Ⅱ 物理量符号对照
参考文献