激光等离子体对硅表面微纳粒子除去机理研究

来源：激光技术杂志2018年第4期北京时间：

作者：罗锦锋, 宋世军, 王平秋, 刘全喜

摘要：激光等离子体对精密元件表面微纳米粒子的有效去除，在纳米科研领域中有很大的应用潜力。为了深入研究激光等离子体对微粒的去除机理和条件，采用纳秒脉冲激光等离子体，对硅基底表面的微纳米粒子进行去除实验，观测了微粒的去除效果，并理论分析了等离子体的作用效应。结果表明，等离子体向外辐射宽谱光，紫外短波部分加速周围空气电离，使等离子体体积剧增，并有效提升基底和粒子温度；基底与粒子两者热膨胀度不同，使粒子更易于从基底剥离；同时等离子体向周围膨胀扩散形成高压冲击波，冲击波的压强高达GPa量级，可以克服微粒与基底之间的范德华力，而去除微纳米粒子，尤其对粒径大于0.5μm的去除效果尤其明显；在实际去除过程中，等离子体与基底的距离应该保持在0.2mm~2mm之间，这样既保证了微粒的有效去除，又不会造成基底的损伤。激光等离子体对微粒的去除效果明显，是等离子体辐射效应和冲击波效应的综合作用的结果。

关键词：激光技术, 激光等离子体, 辐射光谱, 微纳粒子, 表面清洗