本研究分為兩階段實行:
- 建立簡化模型,並以分子模擬方法驗證
- 探討不同因子對雷射鑽孔結果影響,並以以實驗設計方法建立回歸模型
首先,通過分子模擬法(套軟or自寫),測試完整與簡化模型再同樣雷射穿擊條件下,其模擬結果是否相同或具有相關性。若然,則進行第二步驟;進行不同深度的模擬,以不同雷射條件進行模擬並研究雷射條件與通孔深度、殘留應力、溫度變化等關係;並以實驗設計方法建立回歸模型,以利日後研究或工業應用。
第零周(09/09 ~ 09/13)工作:
除開始撰寫論文之簡介、動機、文獻回顧與大綱之外,盡速尋找模擬工作需之條件
- 模擬尺度:尺寸、數量、時間、溫度、壓力
- 原子排列:排列座標、間隔距離
- 勢能函數:原子互動之勢能
- 雷射機制:雷射光斑大小、動能轉換之機制、反射作用
並著手以最小薄層進行第一次模擬,目的是為了驗證軟體可作用,若時間允許則再進行簡化模型的模擬。
09/13 (五) 跟老師討論,報告工作成果
蒙地卡羅法有較大的速度優勢,但只能求解穩態問題,對於研究的「應力分布變化」無法有太大貢獻。
故研究工具應以分子模擬法為主,下一步工作為尋找縮短計算成本的手段;飛秒雷射燒蝕研究的文獻使用分子模擬法者多為只探究雷射點以下深處的結構變化或燒蝕作用機制。
而本研究的「應力變化分布」可能需要更大規模的模擬尺度,加上「實驗設計」的要求,更限制了計算成本,故需搜尋簡化模型的手段。
目前有兩個方向:
- 薄餅模型,只研究數個薄片(10 atoms, 20 atoms, etc.),探究不同深度雷射穿擊的影響因子並建立回歸模型,最後與文獻實驗數據比較。
- 1/4模型,在假定矽板燒蝕行為具平面等向的前提下(待求證),將模型簡化成以雷射擊點為原點的第一象限,兩鄰端採週期邊界(待佐證)。
可將兩模型互相比較,例如第一薄餅模型分別作完整與1/4模型,若兩者結果相符,則第二薄餅開始皆用1/4模型,以減少計算時間。