SiO2-TiO2溶胶-凝胶薄膜的激光致密化研究

李爱魁; 王泽敏; 刘家骏; 曾晓雁

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

SiO2-TiO2溶胶-凝胶薄膜的激光致密化研究

李爱魁 , 王泽敏 , 刘家骏 , 曾晓雁

文章导航 > 激光技术 > 2008 > 32(4): 343-345,349

引用本文:

Citation:

SiO2-TiO2溶胶-凝胶薄膜的激光致密化研究

1.
华中科技大学, 武汉光电国家实验室, 武汉, 430074

作者简介: 李爱魁(1977- ),男,博士研究生,研究方向为激光化学复合微制造..

通讯作者: 曾晓雁, xyzeng@mail.hust.edu.cn

基金项目:
国家"八六三"计划资助项目(2005AA311030);国家自然科学基金资助项目(50575086)
中图分类号: O484.4

Study on the densification of SiO2-TiO2 sol-gel films by laser irradiation

1.
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China

Corresponding author: ZENG Xiao-yan, xyzeng@mail.hust.edu.cn

CLC number: O484.4

摘要: 为了研究激光直写技术在薄膜器件成型工艺中的应用,采用波长为1.07μm的连续光纤激光器对SiO2/Si基表面SiO2-TiO2多孔溶胶-凝胶薄膜进行致密化的方法,得到了激光功率密度对薄膜收缩率的影响规律以及热处理温度对薄膜的激光致密化功率密度阈值和厚度变化的影响结果.结果表明,薄膜收缩率随着激光功率密度的增加而增大.薄膜热处理温度越高,激光致密化功率密度阈值越高,达到薄膜致密化极限需要的激光能量越大.激光致密化机制是通过硅衬底吸收激光能量,然后以热传导的形式加热溶胶-凝胶疏松薄膜,实现薄膜致密化.
- 激光技术 /
- SiO2-TiO2 /
- 激光致密化 /
- 溶胶-凝胶 /
- 机理
Abstract: In order to study the application of laser direct writing technology in the area of thin film elements rapid fabrication,the densification of SiO2-TiO2 porous sol-gel films on SiO2/Si wafer was performed by means of a continuous fiber laser with the wavelength of 1.07μm.The effect of laser power density on the shrinkage of the film was investigated.The thresholds of laser power density and the change of thickness of films under different preheated temperatures were discussed.Finally,the mechanism of laser densification of the SiO2-TiO2 films was also analyzed.The experimental results demonstrate that the shrinkage of films increases with the laser power density.The thresholds of laser power density will increase with increasing temperature in the process of laser densification.The energy of induced laser beam is absorbed by Si substrate instead of Sol-Gel film.The mechanism of laser densification of the SiO2-TiO2 films is mainly based on the shrinkage of nanon-scale pore due to the energy transfer from Si wafers.
- laser technique /
- SiO2-TiO2 /
- laser densification /
- sol-gel /
- mechanism

[1]	JUNG K Y,PARK S B.Photoactivity of SiO2/TiO2 and ZrO2/TiO2 mixed oxides prepared by sol-gel method[J].Materials Letters,2004,58(22/23):2897-2900.
[2]	M′ENDEZ-VIVARL J,MENDOZA-SERNA R.SiO2-TiO2 membranes by the sol-gel process[J].Silicon Chemistry,2006,3(1/2):59-64.
[3]	ZENG Zh Q,XIAO X Y,GUI Zh L,et al.Al2O3 -SiO2 -TiO2 composite ceramic membranes from sol-gel processing[J].Materials Letters,1998,35(1/2):67-71.
[4]	QUE W X,SUN Z,ZHOU Y,et al.Preparation of hard optical coatings based on an organic/inorganic composite by sol-gel method[J].Materials Letters,2000,42(5):326-330.
[5]	ZHOU W J,YUAN Y H,ZHANG D Y,et al.Research on damage of TiO2/SiO2 film induced by 1.06μm CW laser[J].Laser Technology,2006,30(1):76-81(in Chinese).
[6]	COUTIER C,AUDIER M,FICK J,et al.Aerosol-gel preparation of optically active layers in the system Er SiO2-TiO2[J].Thin Solid Films,2000,372(1/2):177-189.
[7]	KARTHIKEYAN A,ALMEIDA R M.Crystallization of SiO2-TiO2glassy films studied by atomic force microscopy[J].Journal of Non-Crystalline Solids,2000,274(1/3):169-174.
[8]	HIROSE T,FOKINE M,SAITO K,et al.Waveguide writing by CO2 laser annealing on sputtered silica film[J].Journal of Non-Crystalline Solids,2006,352(6/7):664-668.
[9]	LI X Y,LI H L,LIU J W,et al.Conductive line preparation on resin surfaces by laser micro-cladding conductive pastes[J].Applied Surface Science,2004,233(1/4):51-57.
[10]	HUANG J F.Principle and technology of sol-gel[M].Beijing:Chemical Industry Press,2005:116(in Chinese).

[1]	李爱魁 , 王泽敏 , 刘家骏 , 曾晓雁 . 激光直写技术制备SiO2-TiO2条形光波导工艺研究. 激光技术, 2008, 32(3): 317-319.
[2]	娄德元 , 熊厚 , 伍义刚 , 翟中生 , 陈列 , 戚得众 , 杨奇彪 , 刘顿 . 不同脉宽纳秒激光致铝材损伤特性与打孔机理. 激光技术, 2017, 41(3): 427-432. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.03.024
[3]	史建国 , 张永康 , 顾永玉 , 张兴权 . 金属板料激光冲孔成形技术研究. 激光技术, 2007, 31(6): 639-641,645.
[4]	任杰 , 洪治 , 张明 . 新型分步合成法制备的P567固态染料可调谐激光器. 激光技术, 2004, 28(1): 52-54.
[5]	刘继常 , 李力钧 , 朱小东 , 陈洪 . 试析几种激光复合焊接技术. 激光技术, 2003, 27(5): 486-489.
[6]	刘顺洪 , 方熊 , 樊昕荣 . 管材激光弯曲规律的试验研究. 激光技术, 2004, 28(4): 340-343.
[7]	王泽敏 , 曾晓雁 , 黄维玲 . 激光清洗工艺的发展现状与展望. 激光技术, 2000, 24(2): 68-73.
[8]	晏良宏 , 赵松楠 , 吕海兵 , 王海军 , 袁晓东 , 向霞 , 陈猛 , 蒋勇 . 持效疏水SiO2增透膜的制备和研究. 激光技术, 2010, 34(4): 463-465,481. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.04.009
[9]	毛艳丽 , 潘新华 , 林丙臣 . Al3+对掺Er3+溶胶-凝胶玻璃发光性质的影响. 激光技术, 2007, 31(2): 147-149.
[10]	李维来 , 李英 , 李伟 . 157nm激光刻蚀晶体光纤SiO2机理的研究. 激光技术, 2006, 30(6): 601-604.
[11]	郭乃豪 , 王静轩 , 向霞 . 溶胶-凝胶膜光学表面激光清洗工艺研究. 激光技术, 2020, 44(2): 156-160. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.02.003
[12]	张晓红 , 张旭东 , 陈武柱 , 雷华东 . 脉冲CO2激光焊接30CrMnSiA气孔控制及机理分析. 激光技术, 2007, 31(4): 419-422.
[13]	叶昌庚 , 闫平 , 欧攀 , 巩马理 . 基于CO2激光的双包层光纤端帽熔接实验研究. 激光技术, 2007, 31(5): 456-458.
[14]	童卫红 , 江东 , 周鼎富 , 杨泽后 , 陈涌 , 孙鹏 , 陈云亮 , 陈亦庆 . 化学气体CO2差分吸收激光雷达告警技术的研究. 激光技术, 2007, 31(5): 479-482.
[15]	田国周 , 欧群飞 , 钟鸣 , 叶大华 , 吕百达 . 2kJ高能量钕玻璃激光器的热管理技术分析. 激光技术, 2007, 31(3): 253-256.
[16]	靳明明 , 刘若钰 , 项徽清 , 刘建国 , 曾晓雁 . 激光对羟基磷酸铜的还原机理研究. 激光技术, 2020, 44(2): 148-155. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.02.002
[17]	龚美美 , 谢林圯 , 吴腾 , 师文庆 , 黄江 , 谢玉萍 , 何宽芳 . TC4表面激光熔覆Fe60-TiO₂涂层性能研究. 激光技术, 2022, 46(4): 551-555. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.04.018
[18]	王云萍 , 张海洋 , 郑星元 , 冯爽 , 赵长明 . 高重频激光对激光制导武器的干扰机理分析. 激光技术, 2014, 38(1): 21-25. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.01.005
[19]	李玥 , 王燕 . 飞秒激光加工Ag-TiO₂微纳结构及其光催化性能研究. 激光技术, 2022, 46(2): 163-168. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.02.003
[20]	王加贤 , 庄鑫巍 , 张凤娟 . 低能量抽运的增益开关型Cr4+：Mg2SiO4激光器. 激光技术, 2006, 30(5): 501-503.

点击查看大图

计量

文章访问数: 4694
HTML全文浏览量: 748
PDF下载量: 190
被引次数: 0

SiO2-TiO2溶胶-凝胶薄膜的激光致密化研究

通讯作者: 曾晓雁, xyzeng@mail.hust.edu.cn

作者简介: 李爱魁(1977- ),男,博士研究生,研究方向为激光化学复合微制造.

1. 华中科技大学, 武汉光电国家实验室, 武汉, 430074

收稿日期: 2007-03-30
录用日期: 2007-05-08
网络出版日期: 2008-08-25

基金项目: 国家"八六三"计划资助项目(2005AA311030);国家自然科学基金资助项目(50575086)

关键词:

摘要: 为了研究激光直写技术在薄膜器件成型工艺中的应用,采用波长为1.07μm的连续光纤激光器对SiO2/Si基表面SiO2-TiO2多孔溶胶-凝胶薄膜进行致密化的方法,得到了激光功率密度对薄膜收缩率的影响规律以及热处理温度对薄膜的激光致密化功率密度阈值和厚度变化的影响结果.结果表明,薄膜收缩率随着激光功率密度的增加而增大.薄膜热处理温度越高,激光致密化功率密度阈值越高,达到薄膜致密化极限需要的激光能量越大.激光致密化机制是通过硅衬底吸收激光能量,然后以热传导的形式加热溶胶-凝胶疏松薄膜,实现薄膜致密化.