实验发现,纳米结构的形成只决定与入射激光的强度,即与单个脉冲的能量和脉冲数的多少有关,而与入射激光的波长以及入射角度无关,由此我们断定纳米结构的形成可能不是在超短超强激光对基底的烧蚀过程中形成的,极有可能是在强激光诱导带电粒子从材料出射后基底的自组装过程中产生的。为此有人提出了类似库伦爆炸模型的---库伦爆炸自组装模型。 当超短超强的激光脉冲照射到材料表面时,由于电子的运动相比于晶格的振动要容易的多,因此在材料的吸收深度内可以假定入射激光的能量完全被电子吸收。实验发现强激光可以在240fs内将电子温度加热到最高,电子速度可高达106m/s,而此时晶格的温度几乎没有明显变化。由于电子的速度很高,基底材料原子的K层或L层会失去一个电子,其余电子填充这个空穴时可发射出光子,也可使外层电子电离而形成新的空穴,后一过程可不断进行,使空穴数一步步倍增,称为空穴串级。子体原子上聚集的正电荷通过分子内部电荷再分布,使分子内部正电荷间产生强大的库仑排斥力,导致分子爆炸又称库伦爆炸。库伦爆炸会导致材料表面处于一种极不稳定的状态,同时再分布的电荷产生的电场也会进一步决定带电粒子的运动状态。在之后的大约100fs内,在材料表面逐渐趋于稳定的过程中,原子间形成新的键,从而产生上述的纳米结构。
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