为探究飞秒激光烧蚀金刚石的烧蚀特征及机理，进行了飞秒激光加工CVD单晶金刚石实验及温度场仿真模拟研究。研究了飞秒激光能量密度、扫描速度、扫描次数对金刚石烧蚀区内纳米结构的影响。研究表明，金刚石被加工区域出现了沿着110晶向的微裂纹，在微槽边缘区域形成了周期为100~230 nm的纳米条纹，微槽中心区域形成了周期为460~640 nm的纳米条纹，且纳米条纹的形貌与激光加工参数密切相关。通过实验获得了金刚石的烧蚀阈值为3.20 J/cm²，且当激光能量密度为24.34 J/cm²时，金刚石的烧蚀速率为44.8 nm/pulse，材料去除率为4.34×10^-10 g/pulse。拉曼检测发现，微槽底部的金刚石发生了石墨化，理论计算的石墨层厚度为11.1 nm。根据不同激光能量密度下拉曼峰的频移计算飞秒激光辐照后金刚石微槽内的残余应力，当激光能量密度增加至24.34 J/cm²时，残余拉应力增大至1 389 MPa。温度场仿真结果表明，飞秒激光加工金刚石的材料去除主要是以金刚石升华为主，且飞秒激光辐照能量大多集中在金刚石的表层，几乎不会通过热传导扩散到金刚石内部。

采用短脉冲激光诱导等离子体辅助加工技术加工金刚石微结构，研究短脉冲红外激光的光强、脉宽、重复频率、靶材与金刚石基片之间的距离等加工参数对金刚石的加工线宽、槽深以及加工效果的影响。当用脉冲宽度大于4 ns的激光作用在方向良好的单晶金刚石上时，光热作用明显，诱导产生金属等离子团的能量密度达到一定阈值且复合短脉冲激光能量作用下，单晶金刚石表层温度迅速上升至600°C以上，此时金刚石表层产生了刻蚀微结构；当用脉冲宽度小于4 ns的激光轰击靶材表面时，短脉冲激光轰击靶材诱导金属等离子团，可实现背面溅射相关金属靶材，当等离子体密度达到微刻蚀阈值时也可实现金刚石背部刻蚀以及石墨化。短脉冲红外激光的脉宽、重复频率决定了沉积/刻蚀加工效果。本文研究表明短脉冲激光诱导等离子体辅助加工技术是一种新型可靠的金刚石微结构加工工艺。

为了探究皮秒激光加工金刚石的特征和材料去除机理，开展了皮秒激光加工CVD单晶金刚石微槽的试验和温度场仿真研究。利用场发射扫描电子显微镜检测了金刚石微槽表面和内部的微观形貌，实验结果表明，金刚石微槽边缘出现了微小崩边和微裂纹，微槽内部形成了周期约为255 nm和 495 nm的纳米条纹。通过测量金刚石微槽宽度、深度、体积，得到了皮秒激光烧蚀金刚石的阈值、烧蚀速率和材料去除率。对金刚石微槽底部进行拉曼分析，发现皮秒激光加工金刚石是通过表面石墨化进行的，并且随着激光能量密度的增加，石墨峰出现了明显的红移。理论计算得到皮秒激光烧蚀金刚石的石墨层厚度约为88.7 nm。皮秒激光烧蚀金刚石温度场仿真结果表明，皮秒激光辐照能量主要分布在金刚石的表面，而通过热传导进入到金刚石内部的激光能量极少，因此皮秒激光加工金刚石的热影响区极小，导致其产生的石墨层厚度小于100 nm。

探讨复合绒面ZnO：Al光栅对薄膜硅太阳能电池光俘获效率的影响.织构了由关联长度（l_cor）和平均高度（h_ave）表征的绒面，叠加到周期为980 nm和槽深为160 nm的一维正弦ZnO：Al光栅上，形成复合绒面ZnO：Al光栅.前电极AZO光栅，当l_cor较小和h_ave较大时，电池的短路电流较高.若l_cor取0.01，则短路电流随h_ave的增大而升高，由h_ave=0.05时的21.93 mA/cm²增加到h_ave=0.80时的23.80 mA/cm².置于背电极且l_cor=0.01时，短路电流随h_ave的增加而逐渐减小，由h_ave=0.05时的25.50 mA/cm²降到h_ave=0.80时的24.81 mA/cm².采用直流溅射和化学腐蚀方法分别制备了无绒面ZnO：Al光栅和l_cor=0.01，h_ave=0.14的复合绒面ZnO：Al光栅.反射率测试结果表明，复合绒面ZnO：Al光栅总反射率（8.3%）较无绒面ZnO：Al栅（10.2%）降低了1.9%，镜面反射率（4.7%）较无绒面ZnO：Al栅（6.8%）降低了2.1%.以实验制备的两种光栅为模型用严格耦合波方法进行模拟，计算结果表明与无绒面ZnO：Al光栅相比，复合绒面ZnO：Al光栅的总反射率和镜面反射率均显著下降.复合绒面ZnO：Al光栅由于具有较好的减反作用更适合用作薄膜电池前电极，从而得到更高的短路电流；而无绒面ZnO：Al光栅因具有较高的反射适用于背电极，能将到达背电极的光子重新返回硅吸收层而获得更高的陷光效率.

研究了背电极金属Al膜上二维ZnO：Al光栅的制备及其反射光谱特性.在厚度为300 nm的Al膜上溅射80 nm ZnO：Al薄膜，旋涂AZ5206光刻胶，用波长为325 nm的激光进行光刻制作光栅掩模.采用溶脱-剥离法在Al衬底上制备周期（624~1 250 nm）和槽深（100~300 nm）可独立调控的ZnO：Al二维光栅.表面形貌采用原子力显微镜和扫描电镜观察，反射光谱用带积分球的分光光度计测试，双向反射分布函数用散射仪测量.结果表明，300 nm Al膜上织构二维ZnO：Al光栅背电极结构，当光栅槽深为228 nm，周期从624 nm增加到986 nm时，背电极总反射率、漫反射率以及雾度均随光栅周期增大而显著增加，而当周期从986 nm增加到1 250 nm时，总反射率、漫反射率以及雾度略有增加.双向反射分布函数测试结果进一步证实了上述实验结果，即随着周期增大，漫反射峰值越大，衍射峰个数也增多.提示背反电极上槽深为228 nm、周期为986 nm的二维ZnO：Al光栅具有较好的散射效果，其中漫反射占总反射的百分比为45%.