周素素，王新兵，尹培琪，左都罗

(华中科技大学 武汉光电国家实验室，武汉 430074)

引 言

近年来，碳纳米管、富勒烯等碳纳米材料由于其广泛应用成为了研究的热门领域，而脉冲激光沉积因为不容忽视的优势成为碳纳米材料的方法之一[1-3]。但是，由于激光脉冲诱导等离子体的现象太过复杂，其中的物理过程还不清楚，产生碳纳米材料和碳团簇的机理也尚未完全了解，导致脉冲激光沉积碳纳米材料发展应用受到了限制。脉冲激光诱导石墨等离子体动力学与激光特性、材料性质和外界环境相关，包括作用激光波长、能量、功率、脉宽、材料种类、气体种类和压力等[4]。目前使用的等离子体诊断技术主要为光发射光谱、激光诱导荧光、吸收光谱法、法拉第筒测离子能量和增强型电荷耦合器件(intensified charge coupled device,ICCD)成像。

HARILAL等人首先报道了用纳秒激光脉冲(1064nm)烧蚀碳[5],随后通过Stark展宽机制和Saha-Bohzmann法计算等离子体密度和温度，研究了温度和密度的时空演化过程[6],又研究了等离子体参量随不同环境气体环境的变化，发现在Ar环境中电子温度和电子密度要高于He气和空气[7]。van ORDEN等人[8]研究发现,C2基团在沉积碳纳米材料的过程中起着至关重要的作用，并且大的碳团簇的形成与C2有关。在C2发射占主导地位的108W/cm2量级的低激光能量条件下已经成功制备了较好质量的类金刚石薄膜[9]。随后，MOTAUNG等人[10]发现,在不利的单层碳纳米管合成条件下，C2强度随着时间和距离单调下降，当条件达到最佳时，C2强度开始时出现急剧下降，随后明显上升，归因于单层碳纳米管成核和快速生长时释放热量的影响。……