Wybrane metody laserowego periodycznego strukturowania powierzchni

• Autorzy: Marczak J. , Czyż K. , Kusiński J. , Onyszczuk T. , Rycyk A. , Sarzyński A. , Strzelec M.

Warianty tytułu

EN

Selected methods of laser periodical surface structuring

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono eksperymentalnie wytworzone struktury periodyczne w skali mikro, na powierzchni folii amorficznej Fe88Si11B1 o grubości 80 µm. Uzyskiwana w ten sposób struktura nanokrystaliczna w osnowie amorficznej wykazuje doskonałe właściwości magnetyczne, to znaczy małą wartość pola koercji i dużą początkową podatność magnetyczną. Strukturowanie powierzchni stopu uzyskano w wyniku: (1) – bezpośredniej laserowej litografii interferencyjnej, tworząc liniowe wzory o okresie na poziomie kilku mikrometrów; (2) laserowo indukowanych periodycznych struktur powierzchniowych, zwanych potocznie ripples, o okresie bliskim 1 µm. W obu metodach wykorzystano laser Nd:YAG z Q-modulacją i impulsem laserowym o czasie trwania 8 ns oraz fluencji przewyższającej nieznacznie próg ablacji materiału tarczy i mniejszej lub bliskiej progu topnienia materiału tarczy.

EN

The paper presents periodical structures in micro scale, experimentally created on amorphous Fe88Si11B1 foli with thickness of 80 µm. Developed in such a way nanocrystalline structure in amorphous matrix exhibits perfect magnetic properties, namely low value of coercive field and high initial magnetic susceptibility. Surface structuring has been performed as a result of: (1) direct laser interference lithography, creating linear patterns with micrometer level periods, (2) laser induced periodical surface structures, called “ripples” with periods near 1 micrometer. Both methods utilized Q-switched Nd:YAG laser with pulse duration of 8 ns and fluence slightly higher than target ablation threshold and fluence below or near to amorphous target melting threshold.

Słowa kluczowe

PL

mikroobróbka laserowa; bezpośrednia litografia interferencyjna; falki powierzchniowe; warstwa magnetyczna

EN

laser micromachining; direct laser interference lithography method; surface ripples; magnetic layer

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 6
• Strony: 523--526
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Marczak J.

• Instytut Optoelektroniki, Wojskowa Akademia Techniczna (IOE WAT)

autor

Czyż K.

• Instytut Optoelektroniki, Wojskowa Akademia Techniczna (IOE WAT)

autor

Kusiński J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza

autor

Onyszczuk T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Rycyk A.

• Instytut Optoelektroniki, Wojskowa Akademia Techniczna (IOE WAT)

autor

Sarzyński A.

• Instytut Optoelektroniki, Wojskowa Akademia Techniczna (IOE WAT)

autor

Strzelec M.

• Instytut Optoelektroniki, Wojskowa Akademia Techniczna (IOE WAT)

Bibliografia

• [1] Catrin R., Lasagni A. F., Gachot C., Schmid U., Mücklich F.: Microstructural Design of Advanced Architectures in Titanium/Platinum Thin Films by Laser Interference Metallurgy. Adv. Eng. Mater. 10 (2008) 466÷470.
• [2] Yuan D., Acharya R., Das S.: Fabrication of gold nanostructures through pulsed laser interference patterning. App. Phys. Lett. 103 (2013) 223101.
• [3] Bieda M., Beyer E., Lasagni A.F.: Direct fabrication of hierarchical microstructures on metals by means of direct laser interference patterning. J. Eng. Mater. Technol. 132 (3) (2010) 031015.
• [4] Müller-Meskamp L., Kim Y. H., Roch T., Hofmann S., Scholz R., Eckardt S., Leo K., Lasagni A. F.: Efficiency Enhancement of Organic Solar Cells by Fabricating Periodic Surface Textures using Direct Laser Interference Patterning. Advanced Materials 24 (2012) 906÷910.
• [5] Fayou Y., Ping L., Hao Shen, Sanjay Mathur, Lehr C.-M., Bakowsky U., Mücklich F.: Laser interference lithography as a new and efficient technique for micropatterning of biopolymer surface. Biomaterials 26 (2005) 2307÷2312.
• [6] Paital S., He W., Daniel C., Dahotre N.: Laser process effects on physical texture and wetting in implantable Ti-alloys. JOM 62 (2010) 76÷83.
• [7] Giselbrecht S., Reinhard. M., Mappes T., Börner M., Gottwald E., van Blitterswijk C., Saile V., Truckenmüller R.: Closer to nature-bio-inspired patterns by transforming latent lithographic images. Adv, Mater. 23 (2011) 4873÷4879.
• [8] Wu D., Chen Q.-D., Yao J., Guan Y.-Ch., Wang J.-N., Niu L.-G., FangH.-H., Sun H.g-B.,: A simple strategy to realize biomimetic surfaces with controlled anisotropic wetting. App. Phys. Letts. 96 (2010) 053704.
• [9] Marczak J., Rycyk A., Sarzyński A., Strzelec M., Czyż K.: An Nd: YAG dual-channel laser system with Q-Modulation for direct interference lithography. Phot. Lett. PL 6 (2014) 44÷46.
• [10] Marczak J., Rycyk A., Sarzyński A., Strzelec M., Kusiński J., Major R.: Direct laser manufacturing of 1D and 2D micro- and submicro-scale periodic structures. Proc. of SPIE 8703 (2013), 87030F.
• [11] Marczak J., Jach K., Świerczyński R., Strzelec M.: Numerical, twodimensional ablation model for interfering, high power laser beams. Int. J. Lat. Res. Sci. Technol. 2 (2013) 18÷25.
• [12] Min H., Fuli Z., Cheng Y., Xu N., Xu Z.: Origin of Laser-Induced Near-Subwavelength Ripples: Interference between Surface Plasmons and Incident Laser. ACS Nano 3 (2009) 4062÷4070.
• [13] Sypień A., Kusiński J.: Krzepnięcie Metali i Stopów. 42 (2000) 217÷226.
• [14] Sypień A, Kusiński J, Kusiński GJ, Nelson EC.: TEM studies of the FeSiB amorphous alloy nanocrystallized by means of Nd: YAG-pulsed laser heating. Mater. Chem. Phys. 81 (2003) 390÷392.
• [15] Tan B., Venkatakrishnan K., Femtosecond laser induced periodical surface structure on crystalline silicon. J. Micromech. Microeng. 16 (2006) 1080÷1085.