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应用激光2025年第06期:248 nm KrF激光辐照碳化硅陶瓷的实验研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:张晓静;张丁凡;范志伟;韩潇;陈涛;

单位:北京工业大学材料与制造学部;北京市空间机电研究所;

摘要:本文研究248 nm KrF激光的重复频率、能量密度和脉冲个数等参数在辐照碳化硅(SiC)陶瓷时对其表面形貌的影响。利用白光干涉仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和拉曼光谱对辐照区域进行表征。结果表明:在一定脉冲个数下,激光能量密度增大时,辐照区域边界清晰,无熔融堆积现象,辐照区域面积基本不变,但深度迅速增大。此外,在激光辐照SiC陶瓷的过程中,还检测到硅的等离子体。拉曼光谱显示,激光辐照后SiC陶瓷样品表面生成单晶硅。因此,248 nm KrF激光与SiC陶瓷的相互作用是Si-C共价键在光化学作用下断裂,然后硅原子重新组合形成单晶硅。最后,单晶硅在光热作用下发生相变,熔化流动从而形成硅团簇和褶皱。

关键词:碳化硅陶瓷;;KrF激光;;光化学作用;;光热作用

基金资助:国家自然科学基金(U203720003);; 科技部国家重点研发计划(2021YFB3703100);; 国家重点研发计划青年科学家项目(2021YFB3703100)