飞秒激光作用下的硅表面微结构及发光特性

？采用近红外飞秒激光辐照浸泡在硫酸溶液中的n型单晶硅片，激光波长800nm，脉宽200fs，重频1khz，平均功率为100mw,而硫酸溶液的质量分数分别选择为0.1%和1%。辐照后硅表面呈直径为5~8mm,高度15mm的柱型结构。分析其荧光特性，并通过比较硅材料表面微结构与激光光源、扫描参数、硅片背景环境的关系，确定最佳辐照条件为激光扫描速度750mm/s,扫描间距5mm/s。最终在厚度0.5mm、直径26mm的硅片上获得10mm×10mm的方形扫描区域，荧光光谱显示激光扫描后的区域在700nm附近有很强的荧光发射。分析结果表明飞秒激光扫描改变了样品的表面微结构尺寸，增大了吸收面积，扩展了荧光激发波长，有效提高了样品的吸收效率和荧光发光相对强度(超过扫描前发光相对强度的2倍)，荧光发射谱的变化是由量子限制效应和表面态模型共同作用的结果。