空气中和水下激光等离子体冲击波对硅表面形貌的影响

利用Nd∶YAG 纳秒脉冲激光(波长为532 nm)分别在空气中和水下对单晶硅进行单脉冲辐照,研究了在介质/硅片界面产生的激光等离子冲击波对硅表面形貌的影响。通过压电传感器对辐照过程中冲击波力学信号进行采集,利用扫描电子显微镜(SEM)对辐照后的硅片进行表征。结果表明:在相同能量强度下,水下辐照硅表面所产生的冲击波平均速度为空气中的1.5~2 倍,力学强度约为空气中的10 倍;水下硅表面的熔坑中心处出现了许多凸起的球状物以及下凹的孔洞,边缘处没有沉积物且具有波纹状结构,而空气中硅表面熔坑中心处较为光滑,边缘处具有一圈圈的沉积物。研究表面,在介质/硅片界面产生等离子冲击波所引起的热-力学效应是硅