Numerical modeling and simulation of ultrafast laser-matter interaction with aluminum thin film
Numerical modeling and simulation of ultrafast laser-matter interaction with aluminum thin film
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超快激光-物质与铝薄膜相互作用的数值建模与模拟
DOI：
10.1016/j.procir.2022.08.152
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Larsen, Jon T.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lei, Shuting;Wang, Xinya;Larsen, Jon T.
利用一维辐射流体动力学代码HYADES对硅衬底上的铝薄膜与激光物质相互作用进行了建模和仿真。该模型考虑了激光与物质相互作用过程中微观/原子水平上的各种物理过程，包括激光沉积、电离、热能输运和流体动力学运动。为了验证数值模型，进行了单脉冲激光辐照实验。对烧蚀部位的横截面进行了表征，并从中提取烧蚀深度。通过与实验结果的比较，验证了数值模型的正确性。经过验证的模型将在未来用于研究各种激光参数（如激光通量、脉冲持续时间、激光波长、脉冲序列）对烧蚀效率和质量（如烧蚀深度、热影响区）的影响。
Modeling and simulation of laser-matter interaction with aluminum thin film on silicon substrate is conducted using a 1D radiation hydrodynamics code, known as HYADES. Various physical processes at the microscopic/atomic level during laser-matter interaction including laser deposition, ionization, thermal energy transport, and hydrodynamics motion are considered in the model. To validate the numerical model, single pulse laser irradiation experiments are conducted. Cross sectional profiles of the ablation sites are characterized, and ablation depths are extracted from the profiles. The numerical model is verified by comparing model predictions with experimental results. The validated model will be used in the future to study the effects of various laser parameters (e.g., laser fluence, pulse duration, laser wavelength, pulse train) on ablation efficiency and quality (e.g., ablation depth, heat affected zone).
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