皮秒脉冲激光对4H-SiC材料内部烧蚀改性的分子动力学模拟研究

来源：激光技术杂志2025年第4期北京时间：

作者：华军, 谢云龙, 黄磊, 王宇烜, 姚建武

摘要：为了分析超快脉冲激光与4H-SiC在原子尺度的相互作用，采用双温模型的分子动力学方法，模拟研究了皮秒激光烧蚀4H-SiC内部的表现过程，并对不同激光能量强度辐照下4H-SiC内部的熔化温度、温度场、原子轨迹、烧蚀区域进行了分析。结果表明，皮秒激光与4H-SiC相互作用的过程主要是热烧蚀，烧蚀过程在激光脉冲结束后才会剧烈进行，且激光能量强度越大烧蚀过程越剧烈，烧蚀区域也越不规则；4H-SiC晶格熔化温度与体系压强有关，当系统体系压强为6.1 GPa时，晶格熔化温度为3230 K，高于其常压下晶格熔化温度2827 K约400 K，且当体系压强越大时，晶格熔化所需温度越高。这一结果为皮秒激光用于隐形切割4H-SiC提供了理论参考。

关键词：激光技术, 隐形切割, 分子动力学, 双温模型, 4H-SiC