Revista de Engenharia Elétrica e Tecnologia Eletrônica

Efeitos da duração do impulso e do calor em estruturas de superfície periódicas induzidas por laser

Kodama S. 

Comparado com os métodos tradicionais de nanotexturização, um laser de pulso ultracurto é uma tecnologia eficiente de fabrico de nanoestruturas denominadas estruturas de superfície periódicas induzidas por laser (LIPSS) em superfícies de materiais. Os LIPSS são facilmente fabricados quando a duração do pulso é inferior ao tempo de relaxação colisional (CRT). Consequentemente, os lasers de pulso ultracurto têm sido utilizados principalmente para estudar os LIPSS, mas irradiam de forma instável e exigem custos elevados. Embora os lasers de pulso longo tenham um baixo custo e uma elevada estabilidade, os fenómenos (como o efeito da duração do pulso, do comprimento de onda do laser e do calor) do LIPSS fabricado utilizando lasers de pulso curto com uma duração de pulso próxima do CRT máximo, que é maior que o femtossegundo, não foram esclarecidos. No entanto, foi relatado que o laser de pulso de nanossegundos produz LIPSS, mas estes não eram claros e não uniformes. Neste estudo, o laser de pulso curto com uma duração de pulso de 20 ps, ​​próximo do CRT máximo, foi empregue para esclarecer os efeitos da duração do pulso e do calor no fabrico do LIPSS e para resolver problemas associados aos lasers de pulso ultracurto. . Em primeiro lugar, foi desenvolvida uma simulação no domínio do tempo de diferenças finitas com uma duração de pulso de 20 ps para investigar os efeitos das condições de irradiação na distribuição de intensidade do campo elétrico. Posteriormente, foram conduzidas experiências utilizando o laser pulsado de 20 ps em condições variadas. A proporção do LIPSS obtido foi superior à do LIPSS fabricado com lasers de pulso ultracurto, mas o LIPSS não foi fabricado no comprimento de onda do laser de 355 e 266 nm. Além disso, o laser de pulso curto sofreu influências térmicas e um material de arrefecimento foi eficaz para o fabrico de LIPSS com uma elevada relação de aspecto. Isto demonstra os efeitos da duração do pulso junto ao CRT e do calor no fabrico do LIPSS.