利用Nd∶YAG 纳秒脉冲激光(波长为532 nm)分别在空气中和水下对单晶硅进行单脉冲辐照，研究了在介质/硅片界面产生的激光等离子冲击波对硅表面形貌的影响。通过压电传感器对辐照过程中冲击波力学信号进行采集，利用扫描电子显微镜(SEM)对辐照后的硅片进行表征。结果表明：在相同能量强度下，水下辐照硅表面所产生的冲击波平均速度为空气中的1.5~2 倍，力学强度约为空气中的10 倍；水下硅表面的熔坑中心处出现了许多凸起的球状物以及下凹的孔洞，边缘处没有沉积物且具有波纹状结构，而空气中硅表面熔坑中心处较为光滑，边缘处具有一圈圈的沉积物。研究表面，在介质/硅片界面产生等离子冲击波所引起的热-力学效应是硅表面形貌形成的主要原因。与空气介质相比，在水下由于水的约束作用而引起更大的冲击波力学强度，以及由于水的存在而发生爆发式沸腾的热学现象共同导致了在水下和空气中硅表面形成了截然不同的形貌。

采用钛宝石飞秒脉冲激光对单晶硅在空气中进行辐照，研究了硅表面在不同扫描速度和能量密度下的光致荧光特性。光致荧光谱(PL)测量表明，在样品没有退火处理的情况下，激光扫描区域观察到橙色荧光峰(603 nm)和红色荧光带(680 nm附近)。扫描电子显微镜(SEM)测量显示，在飞秒脉冲激光辐照硅样品的过程中硅表面沉积了大量的纳米颗粒。利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)检测到了低值氧化物SiOx(x＜2)的存在，并且结合能谱仪(EDS)检测结果发现氧元素在光致发光中起着重要作用。研究表明：603 nm处橙色荧光峰来自微构造硅表面低值氧化物SiOx，680 nm附近红色荧光带来自量子限制效应。同时样品表面硅纳米颗粒的尺寸和氧元素的浓度分别决定了红色荧光带和橙色荧光的强度，通过调节飞秒激光脉冲的扫描速度和能量密度，可以有效地控制样品的荧光强度。

利用Nd:YAG纳秒脉冲激光(波长532 nm)在空气中对单晶硅表面进行单脉冲辐照，研究了激光能量密度和光斑面积变化对微结构的影响。通过场发射扫描电子显微镜和原子力显微镜(AFM)对样品表征，并对纳秒激光辐照硅的热力学过程进行分析。结果显示：当脉冲激光的能量密度接近硅的熔融阈值且光斑直径小于8 μm时，形成尖峰微结构;随着能量密度或光斑面积增大，尖峰结构消失，形成边缘隆起和弹坑微结构。通过流体动力学模型得到微结构形貌的解析解，模拟得到的微结构形貌与实验测得的AFM数据一致。研究表明微结构的形成主要是由于表面张力引起的熔融硅流动。表面张力与表面温度和表面活性剂的质量浓度有关。温度梯度引起的热毛细流作用和表面活性剂浓度引起的毛细作用共同影响下形成尖峰、边缘隆起和弹坑微结构。