飛秒激光加工硅的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、本文基于SW勢(shì)和Z分層能量模型,使用分子動(dòng)力學(xué)的方法,通過(guò)編寫(xiě)程序模擬了飛秒激光加工硅的過(guò)程。
　　對(duì)比雙溫模型和傳統(tǒng)分子動(dòng)力學(xué)能量耦合方式,考慮雙溫模型適用于金屬材料的模擬,采用傳統(tǒng)的能量耦合方式實(shí)現(xiàn)激光與硅材料之間能量的吸收、傳遞和分配。采用Z-分層模型描述激光能量的沉積過(guò)程,觀察到內(nèi)部粒子在激光輻照下產(chǎn)生氣泡,氣泡的不斷發(fā)展導(dǎo)致燒蝕現(xiàn)象,材料下層溫度升高表明激光加工過(guò)程中產(chǎn)生熱播并且向下傳播。SW勢(shì)的階段半徑適中、參數(shù)相對(duì)較

2、少并且形式較為簡(jiǎn)單,得到了廣泛的應(yīng)用。本文選擇 SW勢(shì)進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬,并且推導(dǎo)力的各項(xiàng)公式。
　　在FREE EMD中,系統(tǒng)與外界無(wú)任何質(zhì)量和能量交換,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,總能應(yīng)保持不變。選擇合適的時(shí)間步長(zhǎng)和速度算法,既可以提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)精度又保證計(jì)算效率不會(huì)太低。
　　激光加工硅的過(guò)程受到激光特征參數(shù)和激光的加載方式等因素的影響。模擬的結(jié)果表明:材料越厚,能量密度越高;脈寬一定的情況下,同時(shí)改變能量密度和線性吸收系數(shù),線