飛秒激光輻照二硫化鎢的超快動態響應及時域整形調制*

王凱 孫靖雅 潘昌基 王飛飛 張可 陳治成

(北京理工大學機械與車輛學院, 激光微納制造研究所, 北京 100081)

(2021 年4 月18 日收到; 2021 年5 月21 日收到修改稿)

1 引 言

二硫化鎢作為一種典型的層狀過渡金屬硫化物, 由于其材料特性優異, 因而在氣體檢測[1]、光催化[2]、光電探測[3]、超快激光的產生[4]以及生物醫療[5]等方面均有廣泛的應用前景. 研究過程中發現, 通過調制二硫化鎢的結構尺寸、表面形貌及物理化學性質能夠有效地調節原始材料的光電響應[6]、光催化效率[7]以及光致發光[8]等特性, 從而提高和優化二硫化鎢基器件的性能. 因此, 尋求一種高效可控的調制方法能夠有效地推動二硫化鎢在實際器件中的應用.

隨著飛秒激光加工技術的不斷發展, 利用飛秒激光對材料成型成性的研究層出不窮. 基于飛秒激光與材料之間的非線性、非平衡作用, 通過調節材料在燒蝕早期的狀態能夠有效地實現表面形貌的調控和改性, 因此飛秒激光加工技術表現出了機械加工或者長脈沖激光難以比擬的優勢[9], 在微納結構制備及材料表面性質調制等方面展現出了良好的發展前景[10]. 近年來, 飛秒激光也被嘗試用于層狀過渡金屬硫化物的修飾以獲得減薄的少層、單層或更好的器件性能[11-13]. 但是所報道的大多基于激光輻照能量或激光輻照時間的調節[14], 且對于二硫化鎢這種性能優良的新材料, 關于飛秒激光與其之間的相互作用和燒蝕機理研究較少.

因此, 本文首先……