【摘 要】
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随着飞秒激光在金属表面制备微纳米结构研究工作的逐步发展，飞秒激光在金属微纳加工处理和材料物化性能调控方面发挥着越来越重要的作用。目前，人们已经利用飞秒激光在金属块体
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随着飞秒激光在金属表面制备微纳米结构研究工作的逐步发展，飞秒激光在金属微纳加工处理和材料物化性能调控方面发挥着越来越重要的作用。目前，人们已经利用飞秒激光在金属块体上诱导产生了多种类型的亚波长甚至纳米量级的表面结构，并在光学减反射、热辐射增强、超疏水、提高生物兼容性和等离激元光学等方面具有重要应用潜能。本论文主要针对飞秒激光在硅基衬底的金属铬薄膜表面诱导产生新型亚波长量级周期条纹结构的现象进行了研究，对其中蕴藏的物理机制进行了深入探索，发现了空气环境下飞秒激光在铬膜表面诱导产生排列方向与光偏振方向平行的type-C条纹结构，揭示了其过程中金属氧化物的形成对该类结构的产生具有至关重要的影响;同时对于飞秒激光在金属铬的薄膜和块体材料上诱导产生不同类型周期性结构的现象进行了分析和比较。另一方面，我们还利用高真空度的加工环境成功实现了飞秒激光在铬膜表面制备产生大面积均匀分布的深亚波长周期条纹结构，并对真空压强和薄膜厚度对条纹结构的影响进行了研究。主要研究结果包括如下三个方面: 1.研究了飞秒激光在厚度为100nm和200nm的金属铬(Cr)膜表面诱导亚波长量级type-C条纹结构成型的物理现象，分析了其中的材料结构组份的变化，并通过与真空环境中的实验结果进行比较，发现了材料表面Cr2O3的产生对type-C条纹形成具有重要作用。 2.通过采用飞秒激光对样品表面的多脉冲定点照射方式，实验研究了金属铬块表面type-C条纹的形成的物理过程，分析了不同大气压环境对其表面结构影响的特性及其形成机制。 3.在高真空加工环境下，我们采用飞秒激光分别在厚度为25nm和50nm的硅基铬膜表面获得了大面积均匀分布的周期为360nm的条纹结构，并对条纹形貌特性和组份进行了分析，同时研究了不同气压环境对这些表面结构的影响特性。 这些研究结果对于深入理解飞秒激光与物质相互作用的物理本质，掌握飞秒激光纳米光刻的关键技术，实现未来新型微纳光电器件的快速制备等具有重要意义。
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