广州市|玻璃表面激光诱导扫描转移沉积银电极：绿色可扩展技术（1）( 五 ) ar眼镜|深度学习|增强现实

图2给出了在脉冲模式下， 100个脉冲Epulse=4.36μJ和1.89 GW/cm2（平均辐照度）辐照时在单个入射点上触发的烧蚀过程的示意图。观察到的表面形貌显示了银靶（底部）和玻璃基板（上部）。图Sup2中还显示了100个2.12μJ（0.92 GW/cm2）脉冲的不同情况。在这两种情况下，光束中心的相应辐照度峰值都高于目标烧蚀阈值。因此，聚焦的激光脉冲会在银靶上形成凹坑，并将材料转移到上面的玻璃基板表面，从而产生类似的结构。

图2 在激光脉冲期间在玻璃上沉积银的方案，显示了已识别的三个区域。在以250 kHz的速率施加100次能量脉冲后，银靶（底部）和玻璃（上部）表面的形状=4.36μJ（辐照度1.89 GW/cm2）。顶部和底部插图显示目标边界的平面图图像和显示文本中讨论的三个区域的玻璃点。
在辐照后的银和玻璃表面上观察到的光斑尺寸在实验误差范围内具有相同的形状，显示出图2中清楚识别的三个相关区域。由于激光束中的高斯能量分布，银靶表面显示出类似陨石坑的痕迹，在光斑中心（区域I）观察到较高的侵蚀（深度）。在邻近区域（区域II）观察到球形银滴和更精细的形貌，这是从熔融体积喷射出的液滴凝固的结果，符合光热驱动烧蚀机制。如图2中上部插图所示，在正上方的玻璃基板上也观察到三个不同的区域。在区域I内，纳米颗粒的精细结构似乎已渗透到玻璃体积内。然而，在区域II内，这些结构在玻璃内部的穿透力似乎降低。最后，在区域III中，银靶表面的损伤程度似乎很低，但在玻璃基板的该区域中，没有足够能量穿透玻璃的较大银纳米颗粒沉积在其表面。这可能是由于与脉冲激光辐照期间产生的受限等离子体羽流冲击波相关的物质喷射效应。
在电子脉冲=2.12μJ下进行的实验中，在银靶上观察到的斑点呈椭圆形，长轴2a=20μm ，短轴2b=17μm（区域I）。在区域II中，这些值变化为2a=35μm和2b=25μm 。区域III的宽度范围为5到7μm 。当Epulse=4.36μJ（见图2）时，这些不同结构的尺寸在玻璃内的区域I增加到2a=30μm和2b=18μm ，区域II增加到2a=45μm和2b=34μm ，区域III增加到17μm ，在中心3μm区域发现较高浓度的大纳米粒子。
因此，第一个激光脉冲在上面的玻璃基板表面上产生初始银层沉积，在冠几何结构中有两个易于识别的同心区域。在外部区域，大的纳米颗粒沉积在玻璃表面，而在内部区域，小的纳米颗粒穿透玻璃内部。这些观察结果与基于高斯光束轮廓的激光烧蚀纳米颗粒生成机制一致，如分子动力学计算和实验观察提出的。在每个脉冲期间，能量的最高吸收在目标点的中心产生，而放置在上面的感应等离子体吸收层是最相关的。气体等离子体羽流冲击波正是在这一区域发生的，尽管它在这里受到目标和玻璃基板之间留下的气隙厚度的限制。目标和玻璃基板中的主要损伤由等离子体冲击波产生，在自由条件下，等离子体冲击波以最大粒子速度在其轴线上垂直发展。
等离子体基本上限制在玻璃基板和靶材之间的气隙所定义的体积内，增加了基板边缘处等离子体的径向膨胀。由目标反射的冲击波，可能还有连续的回波，将导致液滴的爆炸性投射，而不是与等离子体形成相关的直接冲击波。此外，外围内目标的浅部区域的层裂导致一个涉及剥离连续液体层的过程。后者的厚度随着到光斑中心的距离而减小。从激光束中心喷射出的纳米液滴和小纳米颗粒的速度可以达到几千m·s?1 。从中心向其外围移动时，其尺寸增大，同时速度减小。在这种情况下，粒子的能量显然不足以穿透玻璃内部，因此它们在撞击玻璃表面时会变形。冲击波将这些粒子中的大多数移动到玻璃表面的第三区域（图2）。