[发明专利]基于飞秒激光在硅表面制备功能微纳米材料的制备装置和方法

摘要

本发明提供了一种基于飞秒激光硅表面功能微纳米材料的制备装置和方法，利用本装置制备时的扫描速度达到4mm/s，比传统方法制备微纳米材料时的扫描速度提高了20倍。同时，在制备过程中实现了硅材料表面的过饱和掺杂和表面微纳米结构的制备，制备的微纳米材料可对为200nm～2500nm波长的光具有90％以上吸收，并且可得到表面无扫描痕迹的硅材料。本发明设计精巧、易于掌握，所制备材料可应用于太阳能电池、探测器、场致发射器等光电子行业。

主权项

一种基于飞秒激光硅表面功能微纳米材料的制备装置，包括：激光器(1)、衰减片(2)、第一分束镜(3)、能量计(4)、聚焦镜(5)、第二分束镜(6)、CCD(7)、真空靶室(8)、三维电动平移台(9)、电脑主机(10)和显示器(11)，其中，激光器(1)在其输出光束的光轴上依次连接至衰减片(2)、第一分束镜(3)、聚焦镜(5)、第二分束镜(6)、真空靶室(8)、三维电动平移台(9)。其中，第二分束镜(6)与能量计(4)连接；聚焦镜(5)与CCD(7)连接；CCD(7)与电脑主机10连接；三维电动平移台(9)与电脑主机(10)连接；以及电脑主机(10)与显示器(11)连接，其中，衰减片(2)为吸收滤波片或反射衰减片；第一分束镜(3)和第二分束镜(6)均为固定分光比例的分束镜，第一分束镜(3)分束比例为x∶(100‑x)，反射光束比例x，透射光束比例为(100‑x)，x的取值范围为1～10，反射光束能量由能量计(4)测得；第二分束镜(6)分束比例为y∶(100‑y)，反射比例为y，透射比例(100‑y)，y的取值范围为1～3，由CCD(7)监测第二束镜(6)的反射光束的聚焦光斑大小，其中，CCD(7)为面阵成像CCD；三维电动平移台(9)为可计算机编程控制的三维电动平移台，第二分束镜(6)与CCD(7)之间的距离等于第二分束镜(6)与三维电动平移台(9)的距离。其中，电脑主机(10)内装有CCD(7)的图像测量软件和三维电动平移台(9)的编程控制软件，根据不同需求输入相应调制参数，控制三维电动平移台(9)的移动状态，进而带动硅片，实现飞秒激光在硅表面上的微纳制备。