硕士研究生读书报告

A
10
2.3、目前存在的 问题
1、制备的材料中有熔融小颗粒或靶材碎片，这是 在激光引起的爆炸过程中喷溅出来的，从而降低 了材料质量； 2、尚未有实验证明激光技术用于大面积制备的可 行性； 3、平均制备速率慢，对于制备大面积的纳米材料， 存在烧蚀过程的分散性问题； 4、鉴于烧蚀设备成本和沉积规模，此技术只运用 在高新技术领域和新材料薄膜开发研制。
的研究建议
A
2
一、引言
1960年7月7号梅曼成功制成了世界上第一台红宝石 激光器。
A
3
激光
性质：高能量密度；高单色性；高相干性； 高方向性。
应用：打标技术、切割技术、焊接技术、 烧蚀制备纳米材料技术等
A
4
二、脉冲激光烧蚀技术的原理和特征
激光器
液相中激光烧蚀制备纳米胶体粒子
A
5
气相中激光烧蚀制备纳米薄膜或纳米粒子
纳秒脉冲激光器
纳秒激光烧蚀是激光烧蚀的初期阶段，以脉宽为10-9—10-10s 的激光作为光源。
A
16
1987年 1994年 21世纪
Dijkkamp等人利用纳秒激光烧蚀技术成功地 沉积出高质量的高温超导薄膜。
复旦大学吴凌晖教授等人用时空分辩发射光 谱来研究短脉冲(5ns)激光烧蚀钛靶过程中产 生的等离子体羽。并讨论了钛原子和一阶离 子密度的时间分布和演化及激光参数的影响。
A
6
2.1、制备纳米粒子的特性
材料蒸发过程图
纳米颗粒
A
7
1、制备周期短； 2、实验装置简单，操作方便； 3、激光使靶材发生气化的时间很短； 4、适合制备任何成分固体靶材； 5、制备的液相金属纳米粒子非常稳定； 6、金属纳米粒子的尺寸和性质具有很好的重复性； 7、制备过程便于人工控制工艺条件来获得不同纳米尺度的
脉冲激光烧蚀技术制备纳米材料 的研究现状与发展趋势
A
1
脉冲激光烧蚀技术制备纳米材料 的研究现状与发展趋势
• 一、引言 • 二、脉冲激光烧蚀的技术原理和特性 • 三、脉冲激光烧蚀技术制备纳米材料的研究现状 • 四、脉冲激光烧蚀技术制备纳米材料的发展前景 • 五、我省开展用脉冲激光烧蚀技术制备纳米材料
脉冲激光烧蚀制备纳米材料大致经 历了三个阶段：纳秒激光烧蚀、皮 秒激光烧蚀和飞秒激光烧蚀，有关 学者对这三个阶段做了很多的研究。
A
14
激光器工作图
Keypad
Vacuum Pump & Halogen Filter
A
laser
15
3.1、纳秒激光烧蚀(nanosecond laser ablation)
A
23
3.4、我省的研究现状
浙江大学
叶志镇教授等人以Si(111)衬底，用脉冲激 光烧蚀技术制得C轴高度择优取向的ZnO 薄膜。并利用剥离技术制备了ZnO光导型 紫外探测器，Al叉指状电极是由平面磁控 溅射技术沉积得到的，对Al/ZnO/Al的伏 安特性和紫外光响应的研究表明，金属铝 和ZnO能形成很好的欧姆接触，紫外探测 器的电阻值在100KΩ左右，在紫外区域， 其5V偏压下的光响应度为0.5A/W 。
A
18
3.2、皮秒激光烧蚀(picosecond laser ablation)
皮秒脉冲激光器 皮秒激光烧蚀是以脉宽为10-11—10-12s的激光作为光源。
A
19
1990年 1996年 21世纪
W.Marine等人介绍了通过皮秒Nd:YAG激 光器来烧蚀加工非晶硅标靶，从而得出所 沉积薄膜结构与活性离子出现有关[13]。
金属粒子；
A
8
2.2、制备纳米薄膜的特性
材料薄膜沉积过程
纳米薄膜
A
9
1、靶材广泛； 2、很适合于绝缘材料制造薄膜； 3、适合难熔材料制造薄膜； 4、能够沉积质量很高的纳米薄膜； 5、需要的样品很少； 6、几乎不需要对靶材进行实验前处理； 7、制备时可以控制实验参数、引入监测、控制和分析装
置，从而利于研究烧蚀过程的动力学和形成机制； 8、适用范围广，设备简单，易操作，灵活性大；
A
17
1987年 1994年 21世纪
2002年，Alex A. Puretzky等人由原处分光 镜的诊断学提出纳秒激光烧蚀合成有关单 壁碳纳米管的三个重要问题：在烧蚀后各 种时间及扩散羽辉体内纳米粒子温度的测 定，羽辉体内纳米粒子团聚的监测，单壁 碳纳米管成长率的测量。
2005年，N.V. Tarasenko等人由纳秒激光在 丙酮或蒸馏水中激光烧蚀银盘制备了银胶 体 ，同时通过改变激光各种参数和照射后 的机制来控制纳米粒子尺寸和稳定性。
A
21
3.3、飞秒激光烧蚀(femosecod laser ablation )
飞秒脉冲激光器
飞秒激光烧蚀是以脉宽为10-15s的激光作为光源，由于飞秒 脉冲激光的超高速和超高强度的特征，使得它在烧蚀过程中 有独特的优越性。
A
22
2000年 2003年 2004
Masayuki Okoshi等人通过脉宽为130fs的 飞秒激光烧蚀冻结丙酮标靶来沉积类菱 形碳薄膜，在室温真空下由Raman光谱 等来鉴别此薄膜。
1. A.Rosenfeld等人在8ps，130ps的激光下和 2. 在薄膜厚度范围从50nm到3.7um时测得金 3. 和镍薄膜的单射击烧蚀阀值。同时比较了 4. 金和镍薄膜的拓补结构来显示其各种特性
A
20
1990年
1996年 21世纪
2003年，Lumera Laser展示了首台具有较高平 均功率(10W)、良好光束质量(M2<1.5) 、较低 脉宽(12ps)和较高脉冲能量输出(100µJ)且频率 高达100KHz的激光器Staccato 。且为以后的 皮秒激光烧蚀制备纳米材料研究提供了更优 异的光源。
Takeshi Tsuji等人用飞秒激光脉冲在波长 为800nm时水中激光烧蚀制备纳米银粒子， 同时发现粒子的形成效率，尺寸和形貌 从纳秒脉冲制备的有很大的改变。
A.S.Loir等人在认识到由飞秒激光烧蚀 沉积四面体菱形碳薄膜的特性后，研究 了将其应用在髋关节上，并发现此薄膜 的特性能很好的满足生物医学的要求。
A
11
三、脉冲激光烧蚀技术制备纳米材料的研究现状
国
状
内
浙江省 现 研究现状 外
究
研
A
12
三、国内外研究现状
1963年
激光镀膜的最初概念已经形成
1965年
激光成功制备了光学薄膜
1987年
利用脉冲激光沉积出高质量纳米薄膜
目前
A
13
三、脉冲激光烧蚀技术制备纳米材料的研究现状
1963年
Baidu Nhomakorabea1965年 1987年 目前