激光化学气相沉积石墨烯聚焦光斑测量研究

激光化学气相沉积(Laser Chemical Vapor Deposition,LCVD)石墨烯制备受聚焦光斑影响很大。实时检测光斑,可实现石墨烯LCVD法可控制备。设计聚焦光斑测量光学系统,提出一种基于圆拟合的改进算法检测光斑中心和半径,计算、标定光斑面积。该方法在圆拟合基础上加入了二值化、形态学处理及连通性判别等预处理方法。实验表明,该方法测得圆心位置与真值误差平均为5.58 pixel,光斑面积与真值误差平均为1.93×10-9 m2,优于传统的重心法和霍夫检测法,具有较快的计算速度和检测精度,可实现LCVD法制备石墨烯实验中聚焦光斑的非接触式测量,且对其他激光加工工艺的质量控制有借鉴意义。     

重频应用下电光晶体温度场应变场影响因素

为了将等离子体电光开关应用在重复频率下,基于有限元法,数值模拟了重复频率激光负载下电光晶体吸收系数、电光晶体厚度、光斑边界和晶体边界相对距离、功率密度分布对电光晶体中温度场应变场分布影响规律。数值模拟表明,晶体内热沉积大小取决于吸收系数和晶体厚度,而温度场分布不仅和入射激光功率密度分布有关,还与光斑边界和晶体边界相对距离密切相关。结果表明,温度场分布和晶体热力学参量一起决定了晶体内应变场大小及分布。     

重频应用下电光晶体温度场应变场影响因素

为了将等离子体电光开关应用在重复频率下,基于有限元法,数值模拟了重复频率激光负载下电光晶体吸收系数、电光晶体厚度、光斑边界和晶体边界相对距离、功率密度分布对电光晶体中温度场应变场分布影响规律.数值模拟表明,晶体内热沉积大小取决于吸收系数和晶体厚度,而温度场分布不仅和入射激光功率密度分布有关,还与光斑边界和晶体边界相对距离密切相关.结果表明,温度场分布和晶体热力学参量一起决定了晶体内应变场大小及分布.     

激光化学气相沉积法在TFT-LCD电路缺陷维修中的应用

为了维修TFT-LCD电路缺陷,利用激光化学气相沉积法(LCVD)沉积钨薄膜,讨论成膜参数对基底损伤、钨薄膜电阻率的影响。在空气氛围下,波长为351nm的脉冲激光诱导W(CO)_6裂解成膜,通过聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)观察薄膜横截面研究成膜参数对基底损伤的影响,再用高精度的电参数测试仪(EPM)测试不同参数下钨薄膜电阻。控制变量法表明,激光功率或激光束光斑尺寸越大,薄膜基底损伤越大,但电阻率越小,且不沉积薄膜时高功率激光辐射也不会造成基底损伤;激光辐射速度越大,基底损伤越小,但电阻率越大。通过平衡工艺参数,得到了电阻率为0.96Ω/μm、对基底无损伤的钨薄膜,成分分析表明此时W(CO)_6已经完全裂解。     

CO2激光直写PI薄膜温度、应力场仿真与分析

CO₂激光直写诱导碳基前驱体生成石墨烯过程中，温度与应力是影响石墨烯生成质量的主要因素。利用COMSOL Multiphysics仿真软件，建立连续CO₂激光作用于聚酰亚胺(PI)薄膜温度场与应力场模型，研究激光功率、光斑直径、扫描速度对平均升温速率(δ)及热应力的影响，并根据石墨烯生成温度阈值与薄膜受损温度阈值筛选出合理参数范围。仿真结果表明：在重复扫描策略下，薄膜正面平均升温速率δ₁与激光功率呈线性正相关关系，与光斑直径呈指数下降关系，与扫描速度呈幂函数单调递减关系，δ₁的较优范围为93.6℃/s≤δ₁≤147.8℃/s;背面平均升温速率δ₂与激光功率呈线性正相关规律，与光斑直径呈二次函数单调递减规律，与扫描速度呈线性负相关规律，δ₂的较优范围为69.5℃/s≤δ₂≤86.9℃/s。激光功率是影响热应力的主要因素，仿真结果与结论可为PI薄膜激光诱导石墨烯研究提供参考。     

CFRP与不锈钢激光焊接的有限元分析

为了研究碳纤维增强热塑性复合材料（CFRP）与不锈钢激光焊接的机理,及不同工艺参量对焊缝质量的影响规律,采用ANSYS建立了基于热传导焊的3维有限元模型,计算得到了温度场和应力场的分布,分析了激光功率、焊接速率和光斑直径等参量对焊缝宽度和焊接深度的影响规律,并进一步计算分析了焊接后的残余应力对焊接质量的影响情况。结果表明,该有限元模型能够快速、有效模拟激光对CFRP-不锈钢焊接温度场和残余应力分布;激光功率、焊接速率和光斑直径等工艺参量对焊缝宽度和焊接深度有着重要的影响;计算出的焊接残余应力与残余应力的理论分布规律也基本吻合,验证了该有限元模型的可靠性。该研究结果对获得高质量CFRP-不锈钢焊接接头是有帮助的。     

有限元仿真激光焊接亚微米尺度一维氧化锌

采用ANSYS有限元软件仿真激光对接焊直径从200~1000 nm、长5 μm的一维氧化锌材料,得到了温度和熔池分布。针对500 nm的一维氧化锌材料,若在焊缝处形成不同深度的熔池,焊接时间每降一倍,激光功率需提高0.5倍。以熔池达到接合处截面面积的50%为仿真目标,对不同直径的一维氧化锌材料和聚焦光斑离焦量进行了仿真,随着材料直径的增大,焊接时间近似呈指数增大,而激光功率近似呈指数衰减;无论正负离焦,随着离焦量的增大,所需激光功率在氧化锌直径减小时急剧增加;当负离焦时,随着离焦量的增大,所需激光焊接时间在氧化锌直径增大时显著降低,但正离焦时,变化不显著。     

532nm激光对兔视网膜损伤阈值研究

目的:确定532nm激光对兔视网膜的损伤阈值.方法:以家兔14只28眼为实验对象,倍频Nd:YAG激光(532nm)通过裂隙灯照射兔视网膜后极部,光斑直径为2mm,照光时间100s,功率密度为900mW/cm2 -1500 mW/cm2,于照后24h观察视网膜损伤发生率,并用加权概率单位法计算损伤发生率为50%时所对应的激光剂量,即损伤阈值ED＜50.结果:532nm激光照射兔视网膜的ED＜50为119.7J/cm2,95%置信区间为:(112.6J/cm2,127.0J/cm2),斜率S为1.18.结论:当光斑直径为2mm,照光时间100s时,532nm激光敛兔视网膜损伤的阈值为119.7J/cm2.     

聚焦激光束焦点光斑尺寸与样品剥离阈值的同时测量

当聚焦激光束在焦平面上的光强分布为高斯分布时,理论推导了激光能量与激光在样品表面所烧蚀的坑洞半径的关系。以铝箔、铝反射镜和热敏相纸为样品,用显微镜测量出不同能量的脉冲激光在样品表面烧蚀的坑洞半径并通过数值拟合来实现对聚焦激光束的焦点光斑尺寸和样品剥离阈值的同时测量。对于脉宽为15ns、波长为532nm的激光,测得铝和热敏相纸的剥离阈值分别为2.5J/cm2和0.25J/cm2。光斑尺寸和剥离阈值两个参量的测量误差均约为±10%。该技术能够同时且简便地测量出聚焦激光束焦点的光斑尺寸和样品的剥离阈值,对研究固体与激光相互作用以及评价激光束聚焦的特性有一定的应用价值。     

染料液晶同激光的非线性光学效应研究

本文研究了激光同染料液晶的非线性光学效应。理论分析了激光在染料液晶中的传输过程,分别计算了当入射激光功率为10mW/cm2和50mW/cm2时的输出激光光强分布。实验测量了532nm连续激光通过染料液晶传输后的光限幅曲线,观察了输出激光光斑形状随入射激光光强的变化,实验结果与计算结果基本相吻合。     

激光化学汽相淀积薄膜微透镜的设计与实践

本文介绍了采用激光化学汽相淀积（ＬＣＶＤ）技术淀积氮化硅薄膜微透镜的系统与工艺的设计。实践表明，按要求建立了ＬＣＶＤ的实验装置后，只要适当控制源气体的化学配比与浓度，调节激光功率与衬底上的光斑尺寸，选择淀积时间，就可以淀积出不同直径、透明、表面光滑的氮化硅薄膜微透镜。     

应用于EAST TS诊断的高能高频Nd:YAG激光器设计

设计了一台可输出1064 nm和532 nm激光脉冲的高能高频激光器,分别用于EAST汤姆逊散射诊断系统对芯部区域和边界区域等离子体电子温度和密度的诊断。该激光器采用电光调Q、卡塞格林非稳腔以及氙灯泵浦脉冲放大器实现频率为100 Hz的3.5 J@1064 nm激光输出。通过两级半导体侧泵浦模块对基频光能量放大,输出激光能量5.5 J@1 064 nm。通过理论计算和分析,确定泵浦模块的放大能力,并与实验结果进行对照。采用LBO晶体对基频光进行倍频,输出能量为3 J@532 nm的脉冲激光,倍频效率为55%。输出基频光光斑直径约为14.51 mm,脉冲宽度11.90 ns,倍频光光斑直径约为17.81 mm,脉冲宽度9.92 ns,激光脉冲呈超高斯平顶分布。重复频率从1~100 Hz可调,汤姆逊散射诊断的空间分辨率达10 ms,为芯部和边界输运垒等微观物理问题的研究提供了条件。     

热丝化学气相沉积法低温制备纳米晶态碳化硅薄膜

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术以甲烷(CH4)和硅烷(SiH4)作为源反应气体在Si(111)衬底上合成了纳米晶态SiC薄膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)以及光致发光(PL)检测技术对薄膜的晶体结构、表面形貌和PL特性进行了分析和表征。结果表明，在较低的衬底温度下所沉积的薄膜是由镶嵌于非晶SiC网络中的晶态纳米SiC构成。纳米晶粒平均尺寸约为6nm。室温下用HeCr激光激发样品，观到薄膜发出波长位于400～550nm范围内可见光辐射。     

Room-temperature pulsed operation of AlGaAs/GaAs vertical-cavitysurface-emitting laser diode on Si substrate

Room-temperature pulsed AlGaAs/GaAs vertical-cavity surface-emitting laser diode (VCSELD) has been grown on Si substrate using metalorganic chemical vapor deposition. The VCSELD structure grown on Si substrate consists of a single quantum well active layer and a 20-pair of AlAs/GaAs distributed Bragg reflector (DBR). The measured reflectivity of the 20-pair of AlAs/GaAs DBR was 93% at the wavelength of 860 nm. The VCSELD on Si substrate exhibited a threshold current of 79 mA and a threshold current density of 4.9 kA/cm² under pulsed condition at room temperature     

MPCVD中基片加热材料的温度场摄动模型研究

为改进微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）装置中的加热系统，提出了用基片加热材料替代常规加热方式的新的技术路线，建立了基片加热材料的微波轴对称温度场模型并得到了一般解，通过对基片加热材料的微波设计，在MPCVD装置中获得大片基片台直径的均匀温度分布区。     

1.2-μm GaAsP/InGaAs strain compensated single-quantum-well diodelaser on GaAs using metal-organic chemical vapor deposition

We demonstrate here 1.2-μm laser emission from a GaAsP-InGaAs strain compensated single-quantum-well (SQW) diode. This development enables the fabrication of vertical-cavity surface-emitting lasers for optical interconnection through Si wafers. Strain compensation and low temperature growth were used to extend the wavelength of emission to the longest yet achieved on a GaAs substrate in this materials system. The minimum threshold density achieved was 273.4 A/cm² at a cavity length of 610 μm. We have also demonstrated an 1.144-μm lasing wavelength in a 820-μm-long cavity on a GaAs substrate with a strained InGaAs-GaAs SQW laser for comparison using a low-temperature metal-organic chemical vapor deposition growth technique. The threshold current density for a 590-μm-long cavity under CW operation was 149.7 A/cm²     

Deposition of Silicon Nitride Films by Silane Hydrazine Process

A new catalytic chemical vapor process for depositing silicon nitride films using silane hydrazine gaseous mixture is described.This system can be useful at a temperature of lower than 400 ℃.The catalytic process gives more rapid deposition rate than 10nm/min.The atomic composition ration.N/Si,which is evaluated by Rutherfold backattering method is about 1.4under a given experimental conditions more than the stoiciometric value of 1.33 in Si3N4.The infrared transmission spectra show a large dip at 850cm^-1 due to Si-N bonds and no clear dip due to Si-O bonds.High N-H bond density is the evidence that the deposition mechanism is limited by N-N bond breaking of the hydrazine.The H contents,evaluated from Si-H and N-H bonds in the infrared absorption spectra,and the deposition rate are measured as a function of the substrate temperature.In addition some film properties such as the reistivity and the breakdown electric field are presented.     

石墨烯基电子学研究进展

综述了石墨烯晶体的能带结构和独特的电子性质,如双极性电场效应、单双层石墨烯效应、衬底效应、石墨烯纳米带(GNR)带隙等特殊效应的研究现状。介绍了石墨剥落技术、外延生长和化学气相淀积(CVD)等石墨烯材料的制备以及表征方法。列举了石墨烯在电子、显示、太阳电池、传感器和氢存储等方面的应用,如在石墨烯场效应管、石墨烯纳米带场效应管(SET)、石墨烯单电子晶体管、石墨烯金属晶体管、石墨烯基纳米电子机械系统(NEMS)、石墨烯分子开关以及石墨烯基高电子迁移率晶体管(HEMT)制备方面的应用。人们已经研究出不同栅长的n/p型顶栅石墨烯场效应管(GFET),并采用标准的S参数直接表征器件的高频性能。理论和实验表明,所有石墨烯纳米带场效应管(GNRFET)在室温下工作的前提是GNR的带宽尺寸小于10nm,并具有半导体场效应管的性能。     

脉冲激光沉积法制备PZT铁电薄膜及衬底温度对膜的影响

采用脉冲激光沉积法在Si(10 0 )衬底上制备了Pb(Zr0 .52 Ti0 .4 8)O3 铁电薄膜 ,并用X射线衍射 (XRD) ,扫描电镜 (SEM )对其结构、形貌以及结构随沉积时衬底温度的变化进行了研究。由脉冲激光制备薄膜的机制出发 ,从PbO ,ZrO2 和TiO2 熔融体的化学反应及应力造成能量释放引起的相变两方面分析了铅基铁电薄膜制备时衬底温度的影响。