最近，期刊《Journal of Manufacturing Processes》发表了题为“An interior damage free approach for nanosecond pulsed laser ablation of single crystal diamond via metal film induced self-maintaining graphitization”的论文。博士后刘念和硕士生雷凌为论文共同第一作者，许剑锋教授为论文通讯作者。

当在未涂层的单晶金刚石（SCD）基底上进行激光烧蚀时，观察到内部损伤和随机烧蚀，本研究提出金属膜诱导的自维持石墨化（MISG），作为解决此问题的通用方法。MISG是通过在SCD衬底上涂覆 ∼ 100 nm 厚的金属薄膜（如Au、Al、Ti和Pt）来实现的。实验表明，当输出功率相同时，材料去除深度均匀，并且激光照射后表面被石墨覆盖，此外，并未出现未涂层SCD衬底烧蚀产生的上表面或下表面损伤现象。本研究构建了基于Beer-Lambert定律的半透明模型和基于改进的Level-Set方法的不透明模型，以模拟激光在未涂层和金属涂层SCD衬底上的烧蚀。在未涂层样品的情况下，激光能量大部分被具有高浓度缺陷的区域吸收，导致优先石墨化。在金属涂层样品的情况下，在金属薄膜的激光照射期间，通过热量传导在SCD表面上热诱导出石墨层。随后，石墨层是自我维持的，材料去除的作用就像石墨活塞一样沉入SCD衬底的内部。本研究证明了MISG作为一种均匀化加工SCD的通用方法，能有效避免SCD衬底激光烧蚀过程中内部损伤的问题。

激光烧蚀单晶金刚石

本研究得到了国家自然科学基金(52405477，52225506)的资助。

论文信息：N. Liu, L. Lei, J. Zhu, H. Lu, J. Xiao, J. Zhang, et al., An interior damage free approach for nanosecond pulsed laser ablation of single crystal diamond via metal film induced self-maintaining graphitization, J. Manuf. Process 131 (2024) 958-972. 

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.09.083