דאנק איר פֿאַר באזוכן Nature.com.איר נוצן אַ בלעטערער ווערסיע מיט לימיטעד CSS שטיצן.פֿאַר דער בעסטער דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר נוצן אַ דערהייַנטיקט בלעטערער (אָדער דיסייבאַל קאַמפּאַטאַבילאַטי מאָדע אין Internet Explorer).אין אַדישאַן, צו ענשור אָנגאָינג שטיצן, מיר ווייַזן דעם פּלאַץ אָן סטיילז און דזשאַוואַסקריפּט.
דיספּלייז אַ קעראַסעל פון דרייַ סליידז אין אַמאָל.ניצן די פריערדיקע און ווייַטער קנעפּלעך צו מאַך דורך דריי סליידז אין אַ צייט, אָדער נוצן די סליידער קנעפּלעך אין די סוף צו מאַך דורך דריי סליידז אין אַ צייט.
דירעקט לאַזער ינטערפיראַנס (DLIP) קאַמביינד מיט לאַזער-ינדוסט פּעריאָדיש ייבערפלאַך סטרוקטור (ליפּסס) אַלאַוז די שאַפונג פון פאַנגקשאַנאַל סערפאַסיז פֿאַר פאַרשידן מאַטעריאַלס.די טרופּוט פון דעם פּראָצעס איז יוזשאַוואַלי געוואקסן דורך ניצן אַ העכער דורכשניטלעך לאַזער מאַכט.אָבער, דאָס פירט צו די אַקיומיאַליישאַן פון היץ, וואָס אַפעקץ די ראַפנאַס און פאָרעם פון די ריזאַלטינג ייבערפלאַך מוסטער.דעריבער, עס איז נייטיק צו לערנען אין דעטאַל די השפּעה פון די סאַבסטרייט טעמפּעראַטור אויף די מאָרפאָלאָגי פון די פאַבריקייטיד עלעמענטן.אין דעם לערנען, די שטאָל ייבערפלאַך איז געווען שורה-מוסטערד מיט PS-DLIP ביי 532 נם.צו פאָרשן די ווירקונג פון סאַבסטרייט טעמפּעראַטור אויף די ריזאַלטינג טאַפּאַגראַפי, אַ באַהיצונג טעלער איז געניצט צו קאָנטראָלירן די טעמפּעראַטור.באַהיצונג צו 250 \(^{\סירק }\)С געפירט צו אַ באַטייטיק פאַרקלענערן אין די טיפקייַט פון די געשאפן סטראַקטשערז פון 2.33 צו 1.06 μם.די פאַרקלענערן איז געווען פארבונדן מיט די אויסזען פון פאַרשידענע טייפּס פון ליפּסס דיפּענדינג אויף די אָריענטירונג פון די סאַבסטרייט גריינז און לאַזער-ינדוסט ייבערפלאַך אַקסאַדיישאַן.דעם לערנען ווייזט די שטאַרק ווירקונג פון סאַבסטרייט טעמפּעראַטור, וואָס איז אויך דערוואַרט ווען ייבערפלאַך באַהאַנדלונג איז דורכגעקאָכט מיט הויך דורכשניטלעך לאַזער מאַכט צו שאַפֿן היץ אַקיומיאַליישאַן יפעקץ.
ייבערפלאַך באַהאַנדלונג מעטהאָדס באזירט אויף אַלטראַשאָרט דויפעק לאַזער יריידייישאַן זענען אין די פאָרפראַנט פון וויסנשאַפֿט און אינדוסטריע רעכט צו זייער פיייקייט צו פֿאַרבעסערן די ייבערפלאַך פּראָפּערטיעס פון די מערסט וויכטיק באַטייַטיק מאַטעריאַלס1.אין באַזונדער, לאַזער-ינדוסט מנהג ייבערפלאַך פאַנגקשאַנאַליטי איז מאָדערן אין אַ ברייט קייט פון ינדאַסטרי סעקטאָרס און אַפּלאַקיישאַן סינעריאָוז1,2,3.פֿאַר בייַשפּיל, Vercillo et al.אַנטי-ייסינג פּראָפּערטיעס האָבן שוין דעמאַנסטרייטיד אויף טיטאַניום אַלויז פֿאַר אַעראָספּאַסע אַפּלאַקיישאַנז באזירט אויף לאַזער-ינדוסט סופּערהידראָפאָביסאַטי.Epperlein עט על געמאלדן אַז נאַנאָסיזעד פֿעיִקייטן געשאפן דורך לאַזער ייבערפלאַך סטראַקטשערינג קענען השפּעה ביאָפילם גראָוט אָדער ינאַבישאַן אויף שטאָל ספּעסאַמאַנז.אין דערצו, Guai et al.אויך ימפּרוווד די אָפּטיש פּראָפּערטיעס פון אָרגאַניק זונ - סעלז.6 אזוי, לאַזער סטראַקטשערינג אַלאַוז די פּראָדוקציע פון הויך-האַכלאָטע סטראַקטשעראַל עלעמענטן דורך קאַנטראָולד אַבלאַטיאָן פון די ייבערפלאַך מאַטעריאַל1.
א פּאַסיק לאַזער סטראַקטשערינג טעכניק פֿאַר פּראַדוסינג אַזאַ פּעריאָדיש ייבערפלאַך סטראַקטשערז איז דירעקט לאַזער ינטערפיראַנס פורעמונג (DLIP).DLIP איז באזירט אויף די ינטערפיראַנס פון נאָענט ייבערפלאַך פון צוויי אָדער מער לאַזער בימז צו פאָרעם מוסטערד סערפאַסיז מיט קעראַקטעריסטיקס אין די מיקראָמעטער און נאַנאָמעטער קייט.דעפּענדינג אויף די נומער און פּאָולעראַזיישאַן פון די לאַזער בימז, DLIP קענען פּלאַן און שאַפֿן אַ ברייט פאַרשיידנקייַט פון טאָפּאָגראַפיק ייבערפלאַך סטראַקטשערז.א פּראַמאַסינג צוגאַנג איז צו פאַרבינדן DLIP סטראַקטשערז מיט לאַזער-ינדוסט פּעריאָדיש ייבערפלאַך סטראַקטשערז (ליפּסס) צו שאַפֿן אַ ייבערפלאַך טאַפּאַגראַפי מיט אַ קאָמפּלעקס סטראַקטשעראַל כייעראַרקי8,9,10,11,12.אין נאַטור, די כייעראַרקיז האָבן געוויזן צו צושטעלן אפילו בעסער פאָרשטעלונג ווי איין-וואָג מאָדעלס13.
די LIPSS פֿונקציע איז אונטערטעניק צו אַ זיך-אַמפּלאַפייינג פּראָצעס (positive באַמערקונגען) באזירט אויף אַ ינקריסינג נאָענט-ייבערפלאַך מאַדזשאַליישאַן פון די ראַדיאַציע ינטענסיטי פאַרשפּרייטונג.דאָס איז רעכט צו אַ פאַרגרעסערן אין נאַנאָראָוגהנעסס ווי די נומער פון געווענדט לאַזער פּאַלסיז ינקריסיז 14, 15, 16. מאָדולאַטיאָן אַקערז דער הויפּט רעכט צו דער ינטערפיראַנס פון די ימיטיד כוואַליע מיט די ילעקטראָומאַגנעטיק פעלד 15,17,18,19,20,21 פון ריפראַקטיד און צעוואָרפן כוואַליע קאַמפּאָונאַנץ אָדער ייבערפלאַך פּלאַזמאָנס.די פאָרמירונג פון ליפּסס איז אויך אַפעקטאַד דורך די טיימינג פון די פּאַלסיז 22,23.אין באַזונדער, העכער דורכשניטלעך לאַזער כוחות זענען ינדיספּענסאַבאַל פֿאַר הויך פּראָודאַקטיוויטי ייבערפלאַך טריטמאַנץ.דאס יוזשאַוואַלי ריקווייערז די נוצן פון הויך יבערכאַזערונג רייץ, ד"ה אין די מהז קייט.דעריבער, די צייט דיסטאַנסע צווישן לאַזער פּאַלסיז איז קירצער, וואָס פירט צו היץ אַקיומיאַליישאַן יפעקץ 23, 24, 25, 26. די ווירקונג פירט צו אַ קוילעלדיק פאַרגרעסערן אין ייבערפלאַך טעמפּעראַטור, וואָס קענען באטייטיק ווירקן די מוסטערונג מעקאַניזאַם בעשאַס לאַזער אַבלאַטיאָן.
אין אַ פריערדיקן ווערק, רודענקאָ עט על.און ציבידיס עט על.א מעקאַניזאַם פֿאַר די פאָרמירונג פון קאַנוועקטיוו סטראַקטשערז איז דיסקאַסט, וואָס זאָל ווערן ינקריסינגלי וויכטיק ווי היץ אַקיומיאַליישאַן ינקריסיז 19,27.אין דערצו, Bauer et al.קאָראַלייט די קריטיש סומע פון היץ אַקיומיאַליישאַן מיט מיקראָן ייבערפלאַך סטראַקטשערז.טראָץ דעם טערמאַלי ינדוסט סטרוקטור פאָרמירונג פּראָצעס, עס איז בכלל געגלויבט אַז די פּראָודאַקטיוויטי פון דעם פּראָצעס קענען זיין ימפּרוווד פשוט דורך ינקריסינג די יבערכאַזערונג קורס28.כאָטש דאָס, אין קער, קענען ניט זיין אַטשיווד אָן אַ באַטייטיק פאַרגרעסערן אין היץ סטאָרידזש.דעריבער, פּראָצעס סטראַטעגיעס וואָס צושטעלן אַ מולטילעוועל טאַפּאַלאַדזשי קען נישט זיין פּאָרטאַטיוו צו העכער יבערכאַזערונג רייץ אָן טשאַנגינג די פּראָצעס קינעטיק און סטרוקטור פאָרמירונג9,12.אין דעם אַכטונג, עס איז זייער וויכטיק צו פאָרשן ווי די סאַבסטרייט טעמפּעראַטור אַפעקץ די DLIP פאָרמירונג פּראָצעס, ספּעציעל ווען מאכן לייערד ייבערפלאַך פּאַטערנז רעכט צו דער סיימאַלטייניאַס פאָרמירונג פון ליפּסס.
דער ציל פון דעם לערנען איז געווען צו אָפּשאַצן די ווירקונג פון סאַבסטרייט טעמפּעראַטור אויף די ריזאַלטינג ייבערפלאַך טאַפּאַגראַפי בעשאַס DLIP פּראַסעסינג פון ומבאַפלעקט שטאָל ניצן פּס פּאַלסיז.בעשאַס לאַזער פּראַסעסינג, די טעמפּעראַטור פון די מוסטער סאַבסטרייט איז געבראכט צו 250 \(^\סירק\)C ניצן אַ באַהיצונג טעלער.די ריזאַלטינג ייבערפלאַך סטראַקטשערז זענען קעראַקטערייזד מיט קאַנפאָקאַל מיקראָסקאָפּי, סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי און ענערגיע-דיספּערסיוו X-Ray ספּעקטראָסקאָפּי.
אין דער ערשטער סעריע פון יקספּעראַמאַנץ, די שטאָל סאַבסטרייט איז פּראַסעסט מיט אַ צוויי-שטראַל DLIP קאַנפיגיעריישאַן מיט אַ ספּיישאַל צייַט פון 4.5 μm און אַ סאַבסטרייט טעמפּעראַטור פון \(T_{\mathrm {s}}\) 21 \(^{\circ) }\) C , דערנאָכדעם ריפערד צו ווי "אַנהעאַטעד" ייבערפלאַך.אין דעם פאַל, די דויפעק אָוווערלאַפּ \(o_{\mathrm {p}}\) איז די ווייַטקייט צווישן צוויי פּאַלסיז ווי אַ פֿונקציע פון אָרט גרייס.עס וועריז פון 99.0% (100 פּאַלסיז פּער שטעלע) צו 99.67% (300 פּאַלסיז פּער שטעלע).אין אַלע קאַסעס, אַ שפּיץ ענערגיע געדיכטקייַט \(\Phi _\mathrm {p}\) = 0.5 J/cm\(^2\) (פֿאַר אַ גאַוסיאַן עקוויוואַלענט אָן ינטערפיראַנס) און אַ יבערכאַזערונג אָפטקייַט f = 200 כז זענען געניצט.די ריכטונג פון פּאָולעראַזיישאַן פון די לאַזער שטראַל איז פּאַראַלעל צו די באַוועגונג פון די פּאַזישאַנינג טיש (Fig. 1 אַ)), וואָס איז פּאַראַלעל צו דער ריכטונג פון די לינעאַר דזשיאַמאַטרי באשאפן דורך די צוויי-שטראַל ינטערפיראַנס מוסטער.רעפּריזענאַטיוו בילדער פון די באקומען סטראַקטשערז ניצן אַ סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּ (SEM) זענען געוויזן אין פיגס.1a–c.צו שטיצן די אַנאַליסיס פון SEM בילדער אין טערמינען פון טאַפּאַגראַפי, Fourier טראַנספאָרמז (FFTs, געוויזן אין טונקל ינסעץ) זענען דורכגעקאָכט אויף די סטראַקטשערז וואָס זענען עוואַלואַטעד.אין אַלע קאַסעס, די ריזאַלטינג DLIP דזשיאַמאַטרי איז קענטיק מיט אַ ספּיישאַל צייט פון 4.5 μm.
פֿאַר דעם פאַל \(o_{\mathrm {p}}\) = 99.0% אין די דאַרקער געגנט פון פייַג.1אַ, קאָראַספּאַנדינג צו די שטעלע פון די ינטערפיראַנס מאַקסימום, איר קענען אָבסערווירן גרוווז מיט קלענערער פּאַראַלעל סטראַקטשערז.זיי בייַטנ לויט דער ריי מיט ברייטער באַנדס באדעקט אין אַ נאַנאָפּאַרטיקלע-ווי טאַפּאַגראַפי.ווייַל די פּאַראַלעל סטרוקטור צווישן די גרוווז איז פּערפּענדיקולאַר צו די פּאָולעראַזיישאַן פון די לאַזער שטראַל און האט אַ פּעריאָד פון \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-I}}\) 418\(\pm 65\) nm, אַ ביסל ווייניקער ווי די ווייוולענגט פון די לאַזער \(\lambda\) (532 nm) קענען זיין גערופֿן ליפּסס מיט נידעריק ספּיישאַל אָפטקייַט (LSFL-I)15,18.LSFL-I טראגט אַ אַזוי גערופענע s-טיפּ סיגנאַל אין די FFT, "s" צעוואָרפן 15,20.דעריבער, דער סיגנאַל איז פּערפּענדיקולאַר צו די שטאַרק הויפט ווערטיקאַל עלעמענט, וואָס אין קער איז דזשענערייטאַד דורך די DLIP סטרוקטור (\(\Lambda _{\mathrm {DLIP}}\) \(\approx\) 4.5 μm).דער סיגנאַל דזשענערייטאַד דורך די לינעאַר סטרוקטור פון די DLIP מוסטער אין די FFT בילד איז ריפערד צו ווי "DLIP-טיפּ".
SEM בילדער פון ייבערפלאַך סטראַקטשערז באשאפן מיט DLIP.די שפּיץ ענערגיע געדיכטקייַט איז \(\Phi _\mathrm {p}\) = 0.5 J/cm\(^2\) (פֿאַר אַ ניט-ראַש גאַוסיאַן עקוויוואַלענט) און אַ יבערכאַזערונג קורס f = 200 כז.די בילדער ווייַזן מוסטער טעמפּעראַטור, פּאָולעראַזיישאַן און אָוווערליי.די באַוועגונג פון די לאָוקאַלאַזיישאַן פאַסע איז אנגעצייכנט מיט אַ שוואַרץ פייַל אין (אַ).די שוואַרץ ינסעט ווייזט די קאָראַספּאַנדינג FFT באקומען פון די 37.25\(\times\)37.25 μm SEM בילד (געוויזן ביז די וואַוועוועקטאָר ווערט \(\vec {k}\cdot (2\pi)^ {-1}\) = 200 נם).דער פּראָצעס פּאַראַמעטערס זענען אנגעוויזן אין יעדער פיגור.
איר זוכט ווייַטער אין פיגורע 1, איר קענען זען אַז ווען די \(o_{\mathrm {p}}\) אָוווערלאַפּ ינקריסיז, די סיגמאָיד סיגנאַל איז מער קאַנסאַנטרייטאַד צו די X-אַקס פון די FFT.די רעשט פון LSFL-I טענדז צו זיין מער פּאַראַלעל.אין דערצו, די קאָרעוו ינטענסיטי פון די s-טיפּ סיגנאַל דיקריסט און די ינטענסיטי פון די DLIP-טיפּ סיגנאַל געוואקסן.דאָס איז רעכט צו ינקריסינגלי פּראַנאַונסט טרענטשעס מיט מער אָוווערלאַפּ.אויך, דער X-אַקס סיגנאַל צווישן טיפּ s און דער צענטער מוזן קומען פון אַ סטרוקטור מיט דער זעלביקער אָריענטירונג ווי LSFL-I אָבער מיט אַ לענגערע צייט (\(\Lambda _\mathrm {b}\) \(\approx \ ) 1.4 ± 0.2 μם) ווי געוויזן אין פיגורע 1ק).דעריבער, עס איז אנגענומען אַז זייער פאָרמירונג איז אַ מוסטער פון פּיץ אין דעם צענטער פון די טרענטש.די נייַע שטריך איז אויך ארויס אין די הויך אָפטקייַט קייט (גרויס וואַוועניומבער) פון די אָרדינאַטע.דער סיגנאַל קומט פון פּאַראַלעל ריפּאַלז אויף די סלאָפּעס פון די טרענטש, רובֿ מסתּמא רעכט צו דער ינטערפיראַנס פון אינצידענט און פאָרויס-רעפלעקטעד ליכט אויף די סלאָפּעס 9,14.אין די פאלגענדע, די ריפּאַלז זענען דינאָוטיד דורך LSFL \ (_ \ mathrm {ברעג} \), און זייער סיגנאַלז - דורך טיפּ -s \ (_ {\ mathrm {p)) \).
אין דער ווייַטער עקספּערימענט, די טעמפּעראַטור פון די מוסטער איז געבראכט צו 250 °C אונטער די אַזוי גערופענע "העאַטעד" ייבערפלאַך.סטראַקטשערינג איז דורכגעקאָכט לויט דער זעלביקער פּראַסעסינג סטראַטעגיע ווי די יקספּעראַמאַנץ דערמאנט אין די פריערדיקע אָפּטיילונג (Figurs 1 אַ-1 ק).די סעם בילדער ויסמאָלן די ריזאַלטינג טאַפּאַגראַפי ווי געוויזן אין Fig. 1d-f.באַהיצונג פון די מוסטער צו 250 C פירט צו אַ פאַרגרעסערן אין די אויסזען פון LSFL, די ריכטונג פון וואָס איז פּאַראַלעל צו די לאַזער פּאָולעראַזיישאַן.די סטראַקטשערז קענען זיין קעראַקטערייזד ווי LSFL-II און האָבן אַ ספּיישאַל צייט \(\Lambda _\mathrm {LSFL-II}\) פון 247 ± 35 נם.דער LSFL-II סיגנאַל איז נישט געוויזן אין די FFT רעכט צו דער הויך מאָדע אָפטקייַט.ווי \(אָ_{\מאַטהרם {פּ}}\) געוואקסן פון 99.0 צו 99.67\(\%\) (פיג. 1ד-ע), די ברייט פון די העל באַנד געגנט איז געוואקסן, וואָס געפירט צו די אויסזען פון אַ DLIP סיגנאַל. פֿאַר מער ווי הויך פריקוואַנסיז.ווייוונומבערס (נידעריקער פריקוואַנסיז) און אַזוי יבעררוק צו די צענטער פון די FFT.די ראָוז פון פּיץ אין פייג. 1 ד קען זיין די פּריקערסערז פון די אַזוי גערופענע גרוווז געשאפן פּערפּענדיקולאַר צו לספל-י22,27.אין דערצו, LSFL-II איז געווארן קירצער און ירעגיאַלער שייפּט.באַמערקונג אויך אַז די דורכשניטלעך גרייס פון העל באַנדס מיט נאַנאָגראַין מאָרפאָלאָגי איז קלענערער אין דעם פאַל.אין אַדישאַן, די גרייס פאַרשפּרייטונג פון די נאַנאָפּאַרטיקלעס איז געווען ווייניקער דיספּערסט (אָדער געפֿירט צו ווייניקער פּאַרטאַקאַל אַגגלאָמעריישאַן) ווי אָן באַהיצונג.קוואַלאַטייטיוולי, דאָס קענען זיין אַססעססעד דורך קאַמפּערינג פיגיערז 1a, d אָדער b, e, ריספּעקטיוולי.
ווי די אָוווערלאַפּ \(אָ_{\מאַטהרם {פּ}}\) געוואקסן ווייַטער צו 99.67% (פיג. 1ף), אַ באַזונדער טאַפּאַגראַפי ביסלעכווייַז ימערדזשד רעכט צו ינקריסינגלי קלאָר ווי דער טאָג פעראָוז.אָבער, די גרוווז דערשייַנען ווייניקער אָרדערד און ווייניקער טיף ווי אין פיגורע 1 ק.נידעריק קאַנטראַסט צווישן ליכט און טונקל געביטן פון די בילד ווייזט זיך אין קוואַליטעט.די רעזולטאַטן זענען ווייטער געשטיצט דורך די שוואַך און מער צעוואָרפן סיגנאַל פון די FFT אָרדינאַטע אין Fig. 1f קאַמפּערד צו די FFT אויף C.סמאָלער שטראַלן זענען אויך קענטיק אויף באַהיצונג ווען קאַמפּערינג Figures 1b און E, וואָס איז שפּעטער באשטעטיקט דורך קאַנפאָקאַל מיקראָסקאָפּי.
אין אַדישאַן צו די פריערדיקע עקספּערימענט, די פּאָולעראַזיישאַן פון די לאַזער שטראַל איז ראָוטייטיד דורך 90 \(^{\סירק}\), וואָס געפֿירט די פּאָולעראַזיישאַן ריכטונג צו רירן פּערפּענדיקולאַר צו די פּאַזישאַנינג פּלאַטפאָרמע.אויף פ.2a-c ווייזט די פרי סטאַגעס פון סטרוקטור פאָרמירונג, \(o_{\mathrm {p}}\) = 99.0% אין ונהעאַטעד (אַ), העאַטעד (ב) און העאַטעד 90\(^{\ סיר }\) - פאַל מיט ראָוטייטינג פּאָולעראַזיישאַן (C).צו וויזשוואַלייז די נאַנאָטאָפּאָגראַפי פון די סטראַקטשערז, די געביטן אנגעצייכנט מיט בונט סקווערז זענען געוויזן אין פיגס.2 ד, אויף אַ פארגרעסערטע וואָג.
SEM בילדער פון ייבערפלאַך סטראַקטשערז באשאפן מיט DLIP.דער פּראָצעס פּאַראַמעטערס זענען די זעלבע ווי אין Fig.1.די בילד ווייזט די מוסטער טעמפּעראַטור \(ט_ס\), פּאָולעראַזיישאַן און דויפעק אָוווערלאַפּ \(אָ_\מאַטהרם {פּ}\).די שוואַרץ ינסעט ווידער ווייזט די קאָראַספּאַנדינג פאָוריער יבערמאַכן.די בילדער אין (ד) - (י) זענען מאַגנאַפאַקיישאַנז פון די אנגעצייכנט געביטן אין (אַ) - (ג).
אין דעם פאַל, עס קענען זיין געזען אַז די סטראַקטשערז אין די דאַרקער געביטן פון פיג. פיג.די באַנדווידט פון די LSFL-I פּעריאָד איז גרעסער קאַמפּערד מיט פּעריאָד ב, און זייַן קייט איז שיפטיד צו קלענערער פּיריאַדז אין Fig. 2c, ווי אנגעוויזן דורך די מער וויידספּרעד s-טיפּ סיגנאַל.אזוי, די פאלגענדע LSFL ספּיישאַל פּעריאָד קענען זיין באמערקט אויף די מוסטער ביי פאַרשידענע באַהיצונג טעמפּעראַטורעס: \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-I}}\) = 418\(\pm 65\) nm ביי 21 ^{ \circ }\ )C (פיג. 2א), \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-I}}\) = 445\(~\pm\) 67 nm און \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-II) }} \) = 247 ± 35 נם ביי 250 ° C (פיגורע 2 ב) פֿאַר ס פּאָולעראַזיישאַן.פאַרקערט, די ספּיישאַל פּעריאָד פון פּ-פּאָלאַריזאַטיאָן און 250 \(^{\סירק }\)C איז גלייך צו \(\Lambda _{\mathrm {LSFL-I))\) = 390\(\pm 55\ ) נם און \(\ לאַמבדאַ_{\מאַטהרם{לספל-וו}}\) = 265±35 נם (פיג. 2ק).
נאָוטאַבלי, די רעזולטאַטן ווייַזן אַז נאָר דורך ינקריסינג די מוסטער טעמפּעראַטור, די ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגי קענען באַשטימען צווישן צוויי עקסטרעמעס, אַרייַנגערעכנט (i) אַ ייבערפלאַך מיט בלויז LSFL-I עלעמענטן און (ii) אַ שטח באדעקט מיט LSFL-II.ווייַל די פאָרמירונג פון דעם באַזונדער טיפּ פון ליפּסס אויף מעטאַל סערפאַסיז איז פארבונדן מיט ייבערפלאַך אַקסייד לייַערס, ענערגיע דיספּערסיוו X-Ray אַנאַליסיס (עדקס) איז דורכגעקאָכט.טיש 1 סאַמערייזיז די רעזולטאַטן באקומען.יעדער באַשטימונג איז דורכגעקאָכט דורך אַוורידזשינג בייַ מינדסטער פיר ספּעקטראַ אין פאַרשידענע ערטער אויף די ייבערפלאַך פון די פּראַסעסט מוסטער.די מעזשערמאַנץ זענען געפירט אויס אין פאַרשידענע מוסטער טעמפּעראַטורעס \(T_\mathrm{s}\) און פאַרשידענע שטעלעס פון די מוסטער ייבערפלאַך מיט אַנסטראַקטשערד אָדער סטראַקטשערד געביטן.די מעזשערמאַנץ אויך אַנטהאַלטן אינפֿאָרמאַציע וועגן די דיפּער ונאַקסידייזד לייַערס וואָס ליגן גלייַך אונטער די באהאנדלט מאָולטאַן געגנט, אָבער אין די עלעקטראָן דורכדרונג טיפקייַט פון די עדקס אַנאַליסיס.אָבער, עס זאָל זיין אנגעוויזן אַז די עדקס איז לימיטעד אין זייַן פיייקייט צו קוואַנטיפיצירן די זויערשטאָף אינהאַלט, אַזוי די וואַלועס דאָ קענען בלויז געבן אַ קוואַליטאַטיווע אַסעסמאַנט.
די אַנטריטיד פּאָרשאַנז פון די סאַמפּאַלז האט נישט ווייַזן באַטייַטיק אַמאַונץ פון זויערשטאָף אין אַלע אַפּערייטינג טעמפּעראַטורעס.נאָך לאַזער באַהאַנדלונג, זויערשטאָף לעוועלס געוואקסן אין אַלע קאַסעס31.דער חילוק אין עלעמענטאַל זאַץ צווישן די צוויי אַנטריטיד סאַמפּאַלז איז געווען ווי דערוואַרט פֿאַר די געשעפט שטאָל סאַמפּאַלז, און באטייטיק העכער טשאַד וואַלועס זענען געפֿונען קאַמפּערד צו די פאַבריקאַנט ס דאַטן בלאַט פֿאַר AISI 304 שטאָל רעכט צו כיידראָוקאַרבאַן קאַנטאַמאַניישאַן32.
איידער דיסקוטירן מעגלעך סיבות פֿאַר די פאַרקלענערן אין נאָרע אַבלאַטיאָן טיפקייַט און די יבערגאַנג פון LSFL-I צו LSFL-II, מאַכט ספּעקטראַל געדיכטקייַט (PSD) און הייך פּראָופיילז זענען געניצט.
(איך) די קוואַזי-צוויי-דימענשאַנאַל נאָרמאַלייזד מאַכט ספּעקטראַל געדיכטקייַט (Q2D-PSD) פון די ייבערפלאַך איז געוויזן ווי סעם בילדער אין פיגיערז 1 און 2. 1 און 2. זינט די פּסד איז נאָרמאַלייזד, אַ פאַרקלענערן אין די סאַכאַקל סיגנאַל זאָל זיין פארשטאנען ווי אַ פאַרגרעסערן אין די קעסיידערדיק טייל (ק \(\le\) 0.7 µm\(^{-1}\), ניט געוויזן), ד"ה גלאַטקייט.(ii) קאָראַספּאַנדינג מיטל ייבערפלאַך הייך פּראָפיל.מוסטער טעמפּעראַטור \(T_s\), אָוווערלאַפּ \(אָ_{\מאַטהרם {פּ}}\), און לאַזער פּאָולעראַזיישאַן E קאָרעוו צו די אָריענטירונג \(\vec {v}\) פון די פּאַזישאַנינג פּלאַטפאָרמע באַוועגונג זענען געוויזן אין אַלע פּלאַץ.
צו קוואַנטיפיצירן דעם רושם פון SEM בילדער, אַ דורכשניטלעך נאָרמאַליזעד מאַכט ספּעקטרום איז דזשענערייטאַד פֿון בייַ מינדסטער דריי SEM בילדער פֿאַר יעדער פּאַראַמעטער שטעלן דורך אַוורידזשינג אַלע איין-דימענשאַנאַל (1 ד) מאַכט ספּעקטראַל דענסאַטיז (פּסד) אין די רענטגענ אָדער י ריכטונג.די קאָראַספּאַנדינג גראַפיק איז געוויזן אין Fig. 3i ווייַזונג די אָפטקייַט יבעררוק פון די סיגנאַל און זייַן קאָרעוו צושטייַער צו די ספּעקטרום.
אויף פ.3ia, c, e, די DLIP שפּיץ וואקסט לעבן \(k_{\mathrm {DLIP}}~=~2\pi\) (4.5 µm)\(^{-1}\) = 1.4 µm \ (^{- 1}\) אָדער די קאָראַספּאַנדינג העכער האַרמאָניקס ווי די אָוווערלאַפּ ינקריסיז \(o_{\mathrm {p))\).אַ פאַרגרעסערן אין די פונדאַמענטאַל אַמפּליטוד איז געווען פארבונדן מיט אַ שטארקער אַנטוויקלונג פון די לריב סטרוקטור.די אַמפּליטוד פון העכער האַרמאָניקס ינקריסיז מיט די סטיפּנאַס פון די שיפּוע.פֿאַר רעקטאַנגגיאַלער פאַנגקשאַנז ווי לימאַטינג קאַסעס, די אַפּראַקסאַמיישאַן ריקווייערז די גרעסטע נומער פון פריקוואַנסיז.דעריבער, דער שפּיץ אַרום 1.4 μm\(^{-1}\) אין די פּסד און די קאָראַספּאַנדינג האַרמאָניקס קענען זיין געוויינט ווי קוואַליטעט פּאַראַמעטערס פֿאַר די פאָרעם פון די נאָרע.
אויף די פאַרקערט, ווי געוויזן אין Fig. 3 (i) b,d,f, די פּסד פון די העאַטעד מוסטער ווייזט שוואַך און ברייטער פּיקס מיט ווייניקער סיגנאַל אין די ריספּעקטיוו האַרמאָניקס.אין דערצו, אין Fig.3(י)ף ווייזט אַז די רגע האַרמאָניק סיגנאַל אפילו יקסידז די פונדאַמענטאַל סיגנאַל.דאָס ריפלעקס די מער ירעגיאַלער און ווייניקער פּראַנאַונסט DLIP סטרוקטור פון די העאַטעד מוסטער (קאַמפּערד צו \(ט_ס\) = 21\(^\סירק\)C).אן אנדער שטריך איז אַז ווען די אָוווערלאַפּ \(o_{\mathrm {p}}\) ינקריסיז, די ריזאַלטינג LSFL-I סיגנאַל שיפץ צו אַ קלענערער ווייוונומבער (מער צייט).דאָס קען זיין דערקלערט דורך די געוואקסן סטיפּנאַס פון די עדזשאַז פון די DLIP מאָדע און די פֿאַרבונדן היגע פאַרגרעסערן אין די ינסידאַנס ווינקל 14,33.נאָך דעם גאַנג, די בראָדאַנינג פון די LSFL-I סיגנאַל קען אויך זיין דערקלערט.אין אַדישאַן צו די אַראָפאַנג סלאָפּעס, עס זענען אויך פלאַך געביטן אויף די דנאָ און אויבן די קרעסס פון די DLIP סטרוקטור, אַלאַוינג אַ ברייט קייט פון LSFL-I פּיריאַדז.פֿאַר העכסט אַבזאָרבאַנט מאַטעריאַלס, די LSFL-I צייט איז יוזשאַוואַלי עסטימאַטעד ווי:
ווו \(\טהעטאַ\) איז דער ווינקל פון ינסידאַנס, און די סאַבסקריפּץ s און p אָפּשיקן צו פאַרשידענע פּאָולעראַזיישאַנז33.
עס זאָל זיין אנגעוויזן אַז די ינסידאַנס פלאַך פֿאַר אַ DLIP סעטאַפּ איז יוזשאַוואַלי פּערפּענדיקולאַר צו די באַוועגונג פון די פּאַזישאַנינג פּלאַטפאָרמע, ווי געוויזן אין פיגורע 4 (זען די מאַטעריאַלס און מעטהאָדס אָפּטיילונג).דעריבער, s-פּאָולעראַזיישאַן, ווי אַ הערשן, איז פּאַראַלעל צו דער באַוועגונג פון דער בינע, און פּ-פּאָולעראַזיישאַן איז פּערפּענדיקולאַר צו אים.לויט די יקווייזשאַן.(1), פֿאַר s-פּאָולעראַזיישאַן, אַ פאַרשפּרייטן און אַ יבעררוק פון די LSFL-I סיגנאַל צו קלענערער ווייוונומבערס זענען דערוואַרט.דאָס איז רעכט צו דער פאַרגרעסערן אין \(\טהעטאַ\) און די ווינקלדיק קייט \(\טהעטאַ \pm \delta \theta\) ווען די טרענטש טיפקייַט ינקריסיז.דעם קענען זיין געזען דורך קאַמפּערינג די LSFL-I פּיקס אין Fig. 3ia,c,e.
לויט די רעזולטאַטן געוויזן אין Fig.1c, LSFL\(_\mathrm {ברעג}\) איז אויך קענטיק אין די קאָראַספּאַנדינג פּסד אין Fig.3ie.אויף פ.3ig,h ווייזט די פּסד פֿאַר פּ-פּאָולעראַזיישאַן.דער חילוק אין DLIP פּיקס איז מער פּראַנאַונסט צווישן העאַטעד און אַנכיטיד סאַמפּאַלז.אין דעם פאַל, דער סיגנאַל פון LSFL-I אָוווערלאַפּס מיט די העכער האַרמאָניקס פון די DLIP שפּיץ, אַדינג צו די סיגנאַל לעבן די לאַסינג ווייוולענגט.
צו דיסקוטירן די רעזולטאטן אין מער דעטאַל, אין Fig. 3ii ווייזט די סטראַקטשעראַל טיף און אָוווערלאַפּ צווישן פּאַלסיז פון די DLIP לינעאַר הייך פאַרשפּרייטונג אין פאַרשידן טעמפּעראַטורעס.די ווערטיקאַל הייך פּראָפיל פון די ייבערפלאַך איז באקומען דורך אַוורידזשינג צען יחיד ווערטיקאַל הייך פּראָופיילז אַרום די צענטער פון די DLIP סטרוקטור.פֿאַר יעדער געווענדט טעמפּעראַטור, די טיפקייַט פון די סטרוקטור ינקריסיז מיט ינקריסינג דויפעק אָוווערלאַפּ.דער פּראָפיל פון די העאַטעד מוסטער ווייזט גרוווז מיט דורכשניטלעך שפּיץ-צו-שפּיץ (פּוופּ) וואַלועס פון 0.87 μm פֿאַר s-פּאָולעראַזיישאַן און 1.06 μם פֿאַר פּ-פּאָולעראַזיישאַן.אין קאַנטראַסט, s-פּאָולעראַזיישאַן און פּ-פּאָולעראַזיישאַן פון די אַנכיטיד מוסטער ווייַזן פּוופּ פון 1.75 μם און 2.33 μם, ריספּעקטיוולי.די קאָראַספּאַנדינג פּוופּ איז דיפּיקטיד אין די הייך פּראָפיל אין Fig.3ii.יעדער PvP דורכשניטלעך איז קאַלקיאַלייטיד דורך אַוורידזשינג אַכט איין PvPs.
אין דערצו, אין Fig.3iig,h ווייזט די פּ-פּאָולעראַזיישאַן הייך פאַרשפּרייטונג פּערפּענדיקולאַר צו די פּאַזישאַנינג סיסטעם און נאָרע באַוועגונג.די ריכטונג פון די פּ-פּאָולעראַזיישאַן האט אַ positive ווירקונג אויף די טיפקייַט פון די נאָרע זינט עס רעזולטאטן אין אַ ביסל העכער פּוופּ ביי 2.33 μm קאַמפּערד צו די s-פּאָוופּ 1.75 μm.דאָס אין קער קאָראַספּאַנדז צו די גרוווז און באַוועגונג פון די פּאַזישאַנינג פּלאַטפאָרמע סיסטעם.די ווירקונג קענען זיין געפֿירט דורך אַ קלענערער סטרוקטור אין די פאַל פון s-פּאָולעראַזיישאַן קאַמפּערד צו די פאַל פון פּ-פּאָולעראַזיישאַן (זען Fig. 2f,h), וואָס וועט זיין דיסקאַסט ווייַטער אין דער ווייַטער אָפּטיילונג.
דער ציל פון די דיסקוסיע איז צו דערקלערן די פאַרקלענערן אין די גראָווע טיפקייַט רעכט צו דער ענדערונג אין די הויפּט ליפּס קלאַס (LSFL-I צו LSFL-II) אין די פאַל פון העאַטעד סאַמפּאַלז.אַזוי ענטפֿערן די פאלגענדע שאלות:
צו ענטפֿערן דער ערשטער קשיא, עס איז נייטיק צו באַטראַכטן די מעקאַניזאַמז פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר די רעדוקציע אין אַבלאַטיאָן.פֿאַר אַ איין דויפעק אין נאָרמאַל ינסידאַנס, די אַבלאַטיאָן טיפקייַט קענען זיין דיסקרייבד ווי:
ווו \(\delta _{\mathrm {E}}\) איז די ענערגיע דורכדרונג טיפעניש, \(\Phi\) און \(\Phi _{\mathrm {th}}\) זענען די אַבזאָרפּשאַן פלואַנס און די אַבלאַטיאָן פלואַנס שוועל, ריספּעקטיוולי34.
מאטעמאטיש, די טיפקייט פון ענערגיע דורכדרונג האט אַ מולטיפּליקאַטיווע ווירקונג אויף די טיפקייַט פון אַבלאַטיאָן, בשעת די ענדערונג אין ענערגיע האט אַ לאָגאַריטהמיק ווירקונג.אַזוי פלואַנס ענדערונגען טאָן ניט ווירקן \(\Delta z\) פיל ווי לאַנג ווי \(\Phi ~\gg ~\Phi _{\mathrm {th}}\).אָבער, שטאַרק אַקסאַדיישאַן (למשל, רעכט צו דער פאָרמירונג פון קראָומיאַם אַקסייד) פירט צו שטארקער Cr-O35 קייטן קאַמפּערד מיט Cr-Cr קייטן, דערמיט ינקריסינג די אַבלאַטיאָן שוועל.דעריבער, \(\Phi ~\gg ~\Phi _{\mathrm {th}}\) איז ניט מער צופֿרידן, וואָס פירט צו אַ גיך פאַרקלענערן אין די אַבלאַטיאָן טיפקייַט מיט דיקריסינג ענערגיע פלאַקס געדיכטקייַט.אין אַדישאַן, אַ קאָראַליישאַן צווישן די אַקסאַדיישאַן שטאַט און די צייַט פון LSFL-II איז באַוווסט, וואָס קענען זיין דערקלערט דורך ענדערונגען אין די נאַנאָסטרוקטור זיך און די אָפּטיש פּראָפּערטיעס פון די ייבערפלאַך געפֿירט דורך ייבערפלאַך אַקסאַדיישאַן30,35.דעריבער, די פּינטלעך ייבערפלאַך פאַרשפּרייטונג פון די אַבזאָרפּשאַן פלואַנס \(\Phi\) איז רעכט צו דער קאָמפּלעקס דינאַמיק פון די ינטעראַקשאַן צווישן די סטראַקטשעראַל צייַט און די גרעב פון די אַקסייד שיכטע.דעפּענדינג אויף דער צייט, די נאַנאָסטרוקטורע שטארק ינפלואַנסיז די פאַרשפּרייטונג פון די אַבזאָרבד ענערגיע פלאַקס רעכט צו אַ שאַרף פאַרגרעסערן אין די פעלד, יקסייטיישאַן פון ייבערפלאַך פּלאַזמאָנעס, ויסערגעוויינלעך ליכט אַריבערפירן אָדער צעוואָרפן 17,19,20,21.דערפאר איז \(\פי\) שטארק אומגעהויער נעבן דער אויבערפלאך, און \(\delta _ {E}\) איז אפשר מער נישט מעגליך מיט איין אבזורה קאאפעסענט \(\alpha = \delta _{\mathrm {opt} } ^ { -1} \דעלטא _{\מאתרם {E}}^{-1}\) פאר דעם גאנצן נאענט-פלאץ-באנד.זינט די גרעב פון די אַקסייד פילם לאַרגעלי דעפּענדס אויף די סאָלידיפיקאַטיאָן צייט [26], די נאָמענקלאַטורע ווירקונג דעפּענדס אויף די מוסטער טעמפּעראַטור.די אָפּטיש מיקראָגראַפס געוויזן אין פיגורע S1 אין די סאַפּלאַמענערי מאַטעריאַל אָנווייַזן ענדערונגען אין די אָפּטיש פּראָפּערטיעס.
די יפעקץ טייל דערקלערן די פּליטקע טרענטש טיפקייַט אין די פאַל פון קליין ייבערפלאַך סטראַקטשערז אין Figures 1d,e און 2b,c און 3(ii)b,d,f.
LSFL-II איז באקאנט צו פאָרעם אויף סעמיקאַנדאַקטערז, דיעלעקטריקס און מאַטעריאַלס פּראָנע צו אַקסאַדיישאַן 14,29,30,36,37.אין די לעצטע פאַל, די גרעב פון די ייבערפלאַך אַקסייד שיכטע איז ספּעציעל וויכטיק30.די עדקס אַנאַליסיס אנטפלעקט די פאָרמירונג פון ייבערפלאַך אַקסיידז אויף די סטראַקטשערד ייבערפלאַך.אזוי, פֿאַר אַנכיטיד סאַמפּאַלז, אַמביאַנט זויערשטאָף מיינט צו בייַשטייַערן צו דער פּאַרטיייש פאָרמירונג פון גאַסיז פּאַרטיקאַלז און טייל די פאָרמירונג פון ייבערפלאַך אַקסיידז.ביידע דערשיינונגען מאַכן אַ באַטייטיק צושטייַער צו דעם פּראָצעס.אויף די פאַרקערט, פֿאַר העאַטעד סאַמפּאַלז, מעטאַל אַקסיידז פון פאַרשידן אַקסאַדיישאַן שטאַטן (SiO\(_{\mathrm {2}}\), Cr\(_{\mathrm {n}} \)O\(_{\mathrm { m}}\), Fe\(_{\מאַטהרם {n}}\)O\(_{\מאַטהרם {מ}}\), ניאו, אאז"ו ו) זענען קלאָר 38 אין טויווע.אין אַדישאַן צו די פארלאנגט אַקסייד שיכטע, די בייַזייַן פון ראַפנאַס פון די סובוואַוועלענגט, דער הויפּט הויך ספּיישאַל אָפטקייַט ליפּסס (HSFL), איז נייטיק צו פאָרעם די פארלאנגט סובווייוולענגט (ד-טיפּ) ינטענסיטי מאָדעס 14,30.די לעצט LSFL-II ינטענסיטי מאָדע איז אַ פֿונקציע פון די HSFL אַמפּליטוד און אַקסייד גרעב.די סיבה פֿאַר דעם מאָדע איז די ווייַט-פעלד ינטערפיראַנס פון ליכט צעוואָרפן דורך די HSFL און ליכט ריפראַקטיד אין די מאַטעריאַל און פּראַפּאַגייטינג ין די ייבערפלאַך דיעלעקטריק מאַטעריאַל20,29,30.סעם בילדער פון די ברעג פון די ייבערפלאַך מוסטער אין פיגורע ס 2 אין די סופּפּלעמענטאַרי מאַטעריאַלס אָפּטיילונג זענען ינדיקאַטיוו פון פאַר-יגזיסטינג הספל.דעם ויסווייניקסט געגנט איז שוואַך אַפעקטאַד דורך די פּעריפעריע פון די ינטענסיטי פאַרשפּרייטונג, וואָס אַלאַוז די פאָרמירונג פון הספל.רעכט צו דער סימעטריע פון די ינטענסיטי פאַרשפּרייטונג, דעם ווירקונג אויך נעמט אָרט צוזאמען די סקאַנינג ריכטונג.
מוסטער באַהיצונג אַפעקץ די LSFL-II פאָרמירונג פּראָצעס אין עטלעכע וועגן.אויף די איין האַנט, אַ פאַרגרעסערן אין מוסטער טעמפּעראַטור \(T_\mathrm{s}\) האט אַ פיל גרעסערע ווירקונג אויף די קורס פון סאָלידיפיקאַטיאָן און קאָאָלינג ווי די גרעב פון די מאָולטאַן שיכטע26.אזוי, די פליסיק צובינד פון אַ העאַטעד מוסטער איז יקספּאָוזד צו אַמביאַנט זויערשטאָף פֿאַר אַ מער צייט.אין דערצו, דילייד סאָלידיפיקאַטיאָן אַלאַוז די אַנטוויקלונג פון קאָמפּלעקס קאַנוועקטיוו פּראַסעסאַז וואָס פאַרגרעסערן די מיקסינג פון זויערשטאָף און אַקסיידז מיט פליסיק שטאָל26.דעם קענען זיין דעמאַנסטרייטיד דורך קאַמפּערינג די גרעב פון די אַקסייד שיכטע געשאפן בלויז דורך דיפיוזשאַן (\(\Lambda _\mathrm {diff}=\sqrt{D~\times ~t_\mathrm {s}}~\le ~15\) nm) די קאָראַספּאַנדינג קאָואַגיאַליישאַן צייט איז \(t_\mathrm {s}~\le ~200\) ns, און די דיפיוזשאַן קאָואַפישאַנט \(D~\le\) 10\(^{-5}\) cm\(^ 2 \ )/ s) אין דער LSFL-II פאָרמירונג איז באמערקט אָדער פארלאנגט באטייטיק העכער גרעב.אויף די אנדערע האַנט, באַהיצונג אויך אַפעקץ די פאָרמירונג פון HSFL און דערפאר די צעוואָרפן אַבדזשעקץ פארלאנגט צו יבערגאַנג אין די LSFL-II ד-טיפּ ינטענסיטי מאָדע.די ויסשטעלן פון נאַנאָוואָידס טראַפּט אונטער די ייבערפלאַך סאַגדזשעסץ זייער ינוואַלוומאַנט אין די פאָרמירונג פון HSFL39.די חסרונות קען רעפּראַזענץ די ילעקטראָומאַגנעטיק אָנהייב פון HSFL רעכט צו דער פארלאנגט פּעריאָדיש ינטענסיטי פּאַטערנז מיט הויך אָפטקייַט 14,17,19,29.אין אַדישאַן, די דזשענערייטאַד ינטענסיטי מאָדעס זענען מער מונדיר מיט אַ גרויס נומער פון נאַנאָוואָידס19.אזוי, די סיבה פֿאַר די געוואקסן ינסידאַנס פון HSFL קענען זיין דערקלערט דורך די ענדערונג אין די דינאַמיק פון קריסטאַל חסרונות ווי \(T_\mathrm{s}\) ינקריסיז.
עס איז לעצטנס געוויזן אַז די קאָאָלינג קורס פון סיליציום איז אַ שליסל פּאַראַמעטער פֿאַר ינטרינסיק ינטערסטיטיאַל סופּערסאַטוראַטיאָן און אַזוי פֿאַר די אַקיומיאַליישאַן פון פונט חסרונות מיט די פאָרמירונג פון דיסלאָוקיישאַנז40,41.מאָלעקולאַר דינאַמיק סימיאַליישאַנז פון ריין מעטאַלס האָבן געוויזן אַז וואַקאַנסיעס סופּערסאַטוראַטע בעשאַס גיך רעקריסטאַלליזאַטיאָן, און דעריבער די אַקיומיאַליישאַן פון וואַקאַנסיעס אין מעטאַלס לייזונג אין אַ ענלעך שטייגער42,43,44.אין אַדישאַן, פריש יקספּערמענאַל שטודיום פון זילבער האָבן פאָוקיסט אויף די מעקאַניזאַם פון פאָרמירונג פון וווידז און קלאַסטערז רעכט צו דער אַקיומיאַליישאַן פון פונט חסרונות45.דעריבער, אַ פאַרגרעסערן אין די טעמפּעראַטור פון די מוסטער \(T_\mathrm {s}\) און, דעריבער, אַ פאַרקלענערן אין די קאָאָלינג קורס קענען ווירקן די פאָרמירונג פון וווידז, וואָס זענען די נוקליי פון הספל.
אויב וואַקאַנסיעס זענען די נייטיק פּריקערסערז צו קאַוויטיז און דערפאר HSFL, די מוסטער טעמפּעראַטור \(ט_ס\) זאָל האָבן צוויי יפעקץ.אויף די איין האַנט, \(ט_ס\) אַפעקץ די קורס פון רעקריסטאַלליזאַטיאָן און, דעריבער, די קאַנסאַנטריישאַן פון פונט חסרונות (וואַקאַנסי קאַנסאַנטריישאַן) אין די דערוואַקסן קריסטאַל.אויף די אנדערע האַנט, עס אויך אַפעקץ די קאָאָלינג קורס נאָך סאָלידיפיקאַטיאָן, דערמיט אַפעקץ די דיפיוזשאַן פון פונט חסרונות אין די קריסטאַל 40,41.אין אַדישאַן, די סאָלידיפיקאַטיאָן קורס דעפּענדס אויף די קריסטאַלאָגראַפיק אָריענטירונג און איז אַזוי הויך אַניסאָטראָפּיק, ווי די דיפיוזשאַן פון פונט חסרונות42,43.לויט דעם האַנאָכע, רעכט צו דער אַניסאָטראָפּיק ענטפער פון דעם מאַטעריאַל, די ינטעראַקשאַן פון ליכט און ענין ווערט אַניסאָטראָפּיק, וואָס אין קער אַמפּלאַפיייז דעם דיטערמאַניסטיק פּעריאָדיש מעלדונג פון ענערגיע.פֿאַר פּאָליקריסטאַללינע מאַטעריאַלס, דעם נאַטור קענען זיין לימיטעד דורך די גרייס פון איין קערל.אין פאַקט, LIPSS פאָרמירונג איז דעמאַנסטרייטיד דיפּענדינג אויף קערל אָריענטירונג46,47.דעריבער, די ווירקונג פון מוסטער טעמפּעראַטור \(ט_ס\) אויף די קריסטאַלליזאַטיאָן קורס קען נישט זיין ווי שטאַרק ווי די ווירקונג פון קערל אָריענטירונג.אזוי, די פאַרשידענע קריסטאַלאָגראַפיק אָריענטירונג פון פאַרשידענע גריינז גיט אַ פּאָטענציעל דערקלערונג פֿאַר די פאַרגרעסערן אין וווידז און אַגגרעגאַטיאָן פון HSFL אָדער LSFL-II, ריספּעקטיוולי.
צו דערקלערן די ערשט ינדאַקיישאַנז פון דעם כייפּאַטאַסאַס, די רוי סאַמפּאַלז זענען עטשט צו אַנטדעקן קערל פאָרמירונג נאָענט צו די ייבערפלאַך.פאַרגלייַך פון גריינז אין פייַג.S3 איז געוויזן אין די סאַפּלאַמענטערי מאַטעריאַל.אין דערצו, LSFL-I און LSFL-II ארויס אין גרופּעס אויף העאַטעד סאַמפּאַלז.די גרייס און דזשיאַמאַטרי פון די קלאַסטערז שטימען צו די קערל גרייס.
דערצו, HSFL אַקערז בלויז אין אַ שמאָל קייט ביי נידעריק פלאַקס דענסאַטיז רעכט צו זיין קאַנוועקטיוו אָריגין19,29,48.דעריבער, אין יקספּעראַמאַנץ, דאָס מיסטאָמע אַקערז בלויז אין די פּעריפעריע פון די שטראַל פּראָפיל.דעריבער, HSFL געשאפן אויף ניט-אַקסאַדייזד אָדער שוואַך אַקסאַדייזד סערפאַסיז, וואָס איז געווארן קלאָר ווען קאַמפּערינג די אַקסייד פראַקשאַנז פון באהאנדלט און אַנטריטיד סאַמפּאַלז (זען טיש רעפטאַב: בייַשפּיל).דעם קאַנפערמז די האַשאָרע אַז די אַקסייד שיכטע איז דער הויפּט ינדוסט דורך די לאַזער.
געגעבן אַז LIPSS פאָרמירונג איז טיפּיקלי אָפענגיק אויף די נומער פון פּאַלסיז רעכט צו ינטער- דויפעק באַמערקונגען, HSFLs קענען זיין ריפּלייסט דורך גרעסערע סטראַקטשערז ווי פּאַלס אָוווערלאַפּ ינקריסיז19.א ווייניקער רעגולער HSFL רעזולטאַטן אין אַ ווייניקער רעגולער ינטענסיטי מוסטער (ד-מאָדע) פארלאנגט פֿאַר די פאָרמירונג פון LSFL-II.דעריבער, ווי די אָוווערלאַפּ פון \(אָ_\מאַטהרם {פּ}\) ינקריסיז (זען Fig. 1 פון דע), די רעגיאַלעראַטי פון LSFL-II דיקריסאַז.
דעם לערנען ינוועסטאַגייטאַד די ווירקונג פון סאַבסטרייט טעמפּעראַטור אויף די ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגי פון לאַזער סטראַקטשערד DLIP באהאנדלט ומבאַפלעקט שטאָל.עס איז געפונען אַז באַהיצונג פון די סאַבסטרייט פון 21 צו 250 ° C פירט צו אַ פאַרקלענערן אין די אַבלאַטיאָן טיפעניש פון 1.75 צו 0.87 μם אין די s-פּאָולעראַזיישאַן און 2.33 צו 1.06 μm אין די פּ-פּאָולעראַזיישאַן.די פאַרקלענערן איז רעכט צו דער ענדערונג אין ליפּסס טיפּ פון LSFL-I צו LSFL-II, וואָס איז פארבונדן מיט אַ לאַזער-ינדוסט ייבערפלאַך אַקסייד שיכטע אין אַ העכער מוסטער טעמפּעראַטור.אין אַדישאַן, LSFL-II קען פאַרגרעסערן שוועל פלאַקס רעכט צו געוואקסן אַקסאַדיישאַן.עס איז אנגענומען אַז אין דעם טעקנאַלאַדזשיקאַל סיסטעם מיט הויך פּאַלס אָוווערלאַפּ, דורכשניטלעך ענערגיע געדיכטקייַט און דורכשניטלעך יבערכאַזערונג קורס, די פּאַסירונג פון LSFL-II איז אויך באשלאסן דורך די ענדערונג אין דיסלאָוקיישאַן דינאַמיק געפֿירט דורך מוסטער באַהיצונג.די אַגגרעגאַטיאָן פון LSFL-II איז כייפּאַטאַסייזד צו זיין רעכט צו קערל אָריענטירונג-אָפענגיק נאַנאָוואָיד פאָרמירונג, לידינג צו HSFL ווי אַ פּריקערסער צו LSFL-II.אין דערצו, די השפּעה פון דער ריכטונג פון פּאָולעראַזיישאַן אויף די סטראַקטשעראַל צייַט און די באַנדווידט פון די סטראַקטשעראַל צייַט איז געלערנט.עס טורנס אויס אַז פּ-פּאָולעראַזיישאַן איז מער עפעקטיוו פֿאַר די DLIP פּראָצעס אין טערמינען פון אַבלאַטיאָן טיפקייַט.קוילעלדיק, דעם לערנען אַנטדעקן אַ סכום פון פּראָצעס פּאַראַמעטערס צו קאָנטראָלירן און אַפּטאַמייז די טיפקייַט פון DLIP אַבלאַטיאָן צו שאַפֿן קאַסטאַמייזד ייבערפלאַך פּאַטערנז.צום סוף, די יבערגאַנג פון LSFL-I צו LSFL-II איז גאָר היץ געטריבן און אַ קליין פאַרגרעסערן אין יבערכאַזערונג קורס איז געריכט מיט קעסיידערדיק פּאַלס אָוווערלאַפּ רעכט צו געוואקסן היץ בילדאַפּ24.אַלע די אַספּעקץ זענען באַטייַטיק פֿאַר די אַפּקאַמינג אַרויסרופן פון יקספּאַנדינג די DLIP פּראָצעס, למשל דורך די נוצן פון פּאָליגאָנאַל סקאַנינג סיסטעמען49.צו מינאַמייז היץ אַנטוויקלונג, די פאלגענדע סטראַטעגיע קענען זיין נאכגעגאנגען: האַלטן די סקאַנינג גיכקייַט פון די פּאָליגאָנאַל סקאַננער אַזוי הויך ווי מעגלעך, ניצן די גרעסערע לאַזער אָרט גרייס, אָרטאָגאָנאַל צו די סקאַנינג ריכטונג און ניצן אָפּטימאַל אַבלאַטיאָן.פלואַנס 28. אין דערצו, די יידיאַז לאָזן די שאַפונג פון קאָמפּלעקס כייראַרקאַקאַל טאַפּאַגראַפי פֿאַר אַוואַנסירטע ייבערפלאַך פאַנגקשאַנאַליזיישאַן ניצן DLIP.
אין דעם לערנען, עלעקטראָפּאָלישט ומבאַפלעקט שטאָל פּלאַטעס (X5CrNi18-10, 1.4301, AISI 304) 0.8 מם דיק זענען געניצט.צו באַזייַטיקן קיין קאַנטאַמאַנאַנץ פון די ייבערפלאַך, די סאַמפּאַלז זענען קערפאַלי געוואשן מיט עטאַנאָל איידער לאַזער באַהאַנדלונג (אַבסאָלוט קאַנסאַנטריישאַן פון עטאַנאָל \(\גע\) 99.9%).
די DLIP באַשטעטיקן איז געוויזן אין פיגורע 4. סאַמפּאַלז זענען קאַנסטראַקטאַד ניצן אַ DLIP סיסטעם יקוויפּט מיט אַ 12 פּס אַלטראַשאָרט פּולסעד לאַזער מקור מיט אַ ווייוולענגט פון 532 נם און אַ מאַקסימום יבערכאַזערונג קורס פון 50 מהז.די ספּיישאַל פאַרשפּרייטונג פון די שטראַל ענערגיע איז גאַוסיאַן.ספּעשלי דיזיינד אָפּטיקס צושטעלן אַ צווייענדיק שטראַל ינטערפעראָמעטריק קאַנפיגיעריישאַן צו שאַפֿן לינעאַר סטראַקטשערז אויף די מוסטער.א אָביעקטיוו מיט אַ פאָקאַל לענג פון 100 מם סופּעראַמפּאָוזיז צוויי נאָך לאַזער בימז אויף די ייבערפלאַך אין אַ פאַרפעסטיקט ווינקל פון 6.8\(^\סירק\), וואָס גיט אַ ספּיישאַל צייַט פון וועגן 4.5 μם.מער אינפֿאָרמאַציע וועגן די יקספּערמענאַל סעטאַפּ קענען זיין געפֿונען אנדערש 50.
איידער לאַזער פּראַסעסינג, די מוסטער איז געשטעלט אויף אַ באַהיצונג טעלער אין אַ זיכער טעמפּעראַטור.די טעמפּעראַטור פון די באַהיצונג טעלער איז געווען באַשטימט בייַ 21 און 250 ° C.אין אַלע יקספּעראַמאַנץ, אַ טראַנזווערס דזשעט פון קאַמפּרעסט לופט איז געניצט אין קאָמבינאַציע מיט אַ ויסמאַטערן מיטל צו פאַרמייַדן שטויב דעפּאַזישאַן אויף די אָפּטיקס.אַן X, y בינע סיסטעם איז שטעלן זיך צו שטעלע די מוסטער בעשאַס סטראַקטשערינג.
די גיכקייַט פון די פּאַזישאַנינג בינע סיסטעם איז געווען וועריד פון 66 צו 200 מם / s צו באַקומען אַ אָוווערלאַפּ צווישן פּאַלסיז פון 99.0 צו 99.67 \(\%\) ריספּעקטיוולי.אין אַלע קאַסעס, די יבערכאַזערונג קורס איז געווען פאַרפעסטיקט ביי 200 כז, און די דורכשניטלעך מאַכט איז געווען 4 וואט, וואָס האט אַ ענערגיע פּער דויפעק פון 20 μJ.דער שטראַל דיאַמעטער געניצט אין די DLIP עקספּערימענט איז וועגן 100 μם, און די ריזאַלטינג שפּיץ לאַזער ענערגיע געדיכטקייַט איז 0.5 J/cm\(^{2}\).די גאַנץ ענערגיע רעלעאַסעד פּער אַפּאַראַט שטח איז די שפּיץ קיומיאַלאַטיוו פלואַנס קאָראַספּאַנדינג צו 50 J/cm\(^2\) פֿאַר \(o_{\mathrm {p}}\) = 99.0 \(\%\), 100 J/cm\(^2\) \(^2\) פֿאַר \(אָ_{\מאַטהרם {פּ))\)=99.5\(\%\) און 150 J/cm\(^2\) פֿאַר \(אָ_{\מאַטהרם {פּ}}\ ) = 99.67 \(\%\).ניצן די \(\lambda\)/2 טעלער צו טוישן די פּאָולעראַזיישאַן פון די לאַזער שטראַל.פֿאַר יעדער גאַנג פון פּאַראַמעטערס געניצט, אַ שטח פון בעערעך 35 × 5 מם\(^{2}\) איז טעקסטשערד אויף דער מוסטער.אַלע סטראַקטשערד יקספּעראַמאַנץ זענען געפירט אונטער אַמביאַנט טנאָים צו ענשור ינדאַסטריאַל אָנווענדלעך.
די מאָרפאָלאָגי פון די סאַמפּאַלז איז יגזאַמאַנד מיט אַ קאָנפאָקאַל מיקראָסקאָפּ מיט אַ 50 קס מאַגנאַפאַקיישאַן און אַ אָפּטיש און ווערטיקאַל האַכלאָטע פון 170 נם און 3 נם ריספּעקטיוולי.די געזאמלט טאָפּאָגראַפיק דאַטן איז דעמאָלט עוואַלואַטעד ניצן ייבערפלאַך אַנאַליסיס ווייכווארג.עקסטראַקט פּראָופיילז פון טעריין דאַטן לויט ISO 1661051.
די סאַמפּאַלז זענען אויך קעראַקטערייזד מיט אַ סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּ מיט אַ אַקסעלערייטינג וואָולטידזש פון 6.0 קוו.דער כעמישער זאַץ פון די ייבערפלאַך פון די סאַמפּאַלז איז עוואַלואַטעד מיט אַן ענערגיע-דיספּערסיוו X-Ray ספּעקטראָסקאָפּי (עדס) אַטאַטשמאַנט מיט אַ אַקסעלערייטינג וואָולטידזש פון 15 קוו.אין אַדישאַן, אַן אָפּטיש מיקראָסקאָפּ מיט אַ 50 קס אָביעקטיוו איז געניצט צו באַשטימען די גראַניאַלער מאָרפאָלאָגי פון די מיקראָסטרוקטורע פון די סאַמפּאַלז. איידער אַז, די סאַמפּאַלז זענען עטשט בייַ אַ קעסיידערדיק טעמפּעראַטור פון 50 \(^\סירק\)C פֿאַר פינף מינוט אין אַ ומבאַפלעקט שטאָל פלעק מיט הידראָטשלאָריק זויער און ניטריק זויער קאַנסאַנטריישאַן פון 15-20 \(\%\) און 1\( -<\)5 \(\%\), ריספּעקטיוולי. איידער אַז, די סאַמפּאַלז זענען עטשט בייַ אַ קעסיידערדיק טעמפּעראַטור פון 50 \(^\סירק\)C פֿאַר פינף מינוט אין אַ ומבאַפלעקט שטאָל פלעק מיט הידראָטשלאָריק זויער און ניטריק זויער קאַנסאַנטריישאַן פון 15-20 \(\%\) און 1\( -<\)5 \(\%\), ריספּעקטיוולי. עס איז וויידלי געניצט אין דעם פאַל פון 50 \(^\סירק\). אַזעלכע קאַנסאַנטריישאַנז פון 15-20 \(\%\) און 1\(-<\)5 \( \%\) соответственно. איידער אַז, די סאַמפּאַלז זענען עטשט בייַ אַ קעסיידערדיק טעמפּעראַטור פון 50 \(^\סירק\)C פֿאַר פינף מינוט אין ומבאַפלעקט שטאָל פאַרב מיט הידראָטשלאָריק און ניטריק אַסאַדז מיט אַ קאַנסאַנטריישאַן פון 15-20 \(\%\) און 1\( -<\)5 \(\%\) ריספּעקטיוולי.在此之前，样品在不锈钢染色液中以50 \(^\circ\)C 的恒温蚀刻五分钟，鸺絡坸咦\为盐酸和\(5%)和1\(-<\)5 \ (\%\), 分别.在此之前，样品在不锈钢染色液中以50 \(^\סירק\)C (\%\)，分别.איידער אַז, די סאַמפּאַלז זענען זויער פֿאַר פינף מינוט בייַ אַ קעסיידערדיק טעמפּעראַטור פון 50 \(^\סירק\)C אין אַ סטיינינג לייזונג פֿאַר ומבאַפלעקט שטאָל מיט אַ קאַנסאַנטריישאַן פון הידראָטשלאָריק און ניטריק אַסאַדז 15-20 \(\%\) און 1 \.(-<\)5 \ (\%\) соответственно. (-<\)5 \ (\%\) ריספּעקטיוולי.
סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון די יקספּערמענאַל סעטאַפּ פון אַ צוויי-שטראַל DLIP סעטאַפּ, אַרייַנגערעכנט (1) אַ לאַזער שטראַל, (2) אַ \(\lambda\)/2 טעלער, (3) אַ DLIP קאָפּ מיט אַ זיכער אָפּטיש קאַנפיגיעריישאַן, (4) ) אַ הייס טעלער, (5) אַ קרייַז-פלוידיק, (6) X,y פּאַזישאַנינג סטעפּס און (7) ומבאַפלעקט שטאָל ספּעסאַמאַנז.צוויי סופּעראַמפּאָוזד בימז, סערקאַלד אין רויט אויף די לינקס, מאַכן לינעאַר סטראַקטשערז אויף די מוסטער אין \(2\טהעטאַ\) אַנגלעס (אַרייַנגערעכנט ביידע s- און פּ-פּאָולעראַזיישאַן).
די דאַטאַסעץ געניצט און / אָדער אַנאַלייזד אין דעם קראַנט לערנען זענען בנימצא פון די ריספּעקטיוו מחברים אויף גלייַך בעטן.
פּאָסטן צייט: Jan-07-2023