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研究表明晶体上的图案可以使光电探测器的光灵敏度增加一倍

发布:HPLlaser阅读:82时间:2024-3-30 22:27:08

俄罗斯科学院远东分院自动化与控制过程研究所的科学家描述了激光加工过程中单晶硅表面的变化。该研究的作者将晶体置于甲醇溶液中,并向样品施加持续千分之一秒的激光脉冲,将击中每平方微米表面的脉冲数量从五到五十不等。

实验表明,在少量脉冲下,晶体表面出现三维纳米结构,形成平行凸条纹图案。当 25-30 个激光脉冲施加到每平方微米的硅上时,条纹图案变成了一个由不规则形状凸起组成的迷宫。科学家们认为,这种效应是由于材料在密集的激光加工下加热并部分熔化,导致表面结构发生变化。

“我们略微改变了科学界接受的激光加工技术:当材料不在空气环境中而是在液体环境中时,即在甲醇中,我们做到了这一点。这使得防止硅的氧化成为可能,避免任何碎片进入材料表面,并形成规则和致密的纳米结构,“俄罗斯科学基金会援引FAB RAS自动化与控制过程研究所初级研究员谢尔盖·舒巴耶夫的话说。

作者还发现晶体表面的图案如何根据激光束的偏振而变化,这一特征反映了光波的电场和磁场的矢量在空间中的方向。例如,如果电场矢量的振荡发生在单个平面上,激光可以在表面上形成平行线和球形结构。当电场矢量在垂直于光传播方向的平面上旋转时,晶体表面仅形成球形凸面。最后,当偏振发生变化时,电场矢量的振荡变得垂直于光束的轴线,并且激光束呈现出甜甜圈的形状:当它照射表面时,会出现类似于小麦穗状物的纳米结构。

研究人员评估了所得样品吸收光的能力。他们发现所有图案都反射光,损失的光不超过5%。为了在实践中证明激光加工使单晶硅比原始样品对光更敏感,作者在材料的基础上设计了一种光电探测器。该设备对红外辐射的灵敏度是使用传统硅晶体的探测器的两倍。

来源:激光网

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