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我中心研究生田文涛、王志文老师和郑宏宇教授在Journal of Manufacturing Processes期刊上发表了题为“Effects of bubble behaviors in femtosecond laser machining of silicon wafer in liquids（doi.org/10.1016/j.jmapro.2022.09.024）”的论文。
本文研究了气泡行为对液体辅助飞秒激光切割硅片的影响及其机理。液相辅助激光烧蚀硅晶圆的过程中产生的气泡有两种：空化气泡和持久的气泡。首先，用时间分辨阴影成像技术记录了激光诱导空化气泡的演化过程。空化气泡对后续脉冲产生离焦效应，导致微槽烧蚀不均匀。为了改善微槽的形态，根据空化气泡的寿命调整相邻脉冲之间的时间间隔。当时间间隔超过100 μs时，散焦效应减弱。其次，在空化气泡破裂后产生持续气泡，并对其行为进行了研究。结果表明，激光与覆盖在微槽上的气泡相互作用时，会产生剧烈的爆炸，并对表面形貌造成不利影响。根据气泡的滞留特性，选择乙醇溶液改善表面润湿性。最后，研究了持续气泡对入射激光脉冲的屏蔽作用，结果表明，在2wt.%乙醇溶液中，微槽深度减小了53%。这项工作说明了气泡在液相辅助激光切割硅晶圆中的影响，以及如何利用气泡的行为获得具有良好表面形貌的均匀微槽。
图1 实验装置
