A comparison is made between the self-organized surface features that form on copper using femtosecond versus picosecond laser pulses. Modification of material surfaces (like metals and dielectrics) have shown to affect the properties for applications including enhancing heat transfer and producing anti-corrosive or antibacterial surfaces. Femtosecond laser surface processing is a precise and repeatable technique to produce uniform self-organized quasi-periodic structures on the surface for most metals. However, it is difficult to produce uniform quasi-periodic structures on noble metals (e.g. copper). Using femtosecond pulses in the processing of copper results in non-uniform structure formation with areas that have little to no mound development. Lengthening the pulses from femtoseconds to picoseconds is shown to result in uniform quasi-periodic structure formation with high repeatability. The subsurface microstructure formed using femtosecond versus picosecond pulses while keeping other processing parameters the same was investigated, providing insight into mound formation processes. Picosecond pulses resulted in finer-grained regions within the mounds, and after a critical pulse count threshold was reached, onion-like layers with alternating high-density copper and highly porous copper oxide regions formed near the surface and blanketed the mounds. Multiple formation mechanisms are proposed to help explain the microstructures that formed using picosecond pulses.

比较了使用飞秒和皮秒激光脉冲在铜上形成的自组织表面特征。材料表面（如金属和电介质）的改性已显示出会影响其性能的应用，包括增强热传递以及产生抗腐蚀或抗菌的表面。飞秒激光表面处理是一种精确且可重复的技术，可以对大多数金属在表面上产生均匀的自组织准周期结构。但是，很难在贵金属（例如铜）上产生均匀的准周期结构。在铜的加工过程中使用飞秒脉冲会导致形成不均匀的结构，其区域几乎没有甚至没有堆的形成。脉冲从飞秒延长到皮秒显示出导致具有高重复性的均匀准周期结构形成。研究了使用飞秒脉冲与皮秒脉冲形成的地下微结构，同时使其他处理参数保持不变，从而深入了解了土堆形成过程。皮秒脉冲会在丘内产生更细的区域，并且在达到临界脉冲计数阈值之后，在表面附近形成了交替交替的高密度铜和高度多孔的氧化铜区域的洋葱状层，并覆盖了丘。提出了多种形成机制，以帮助解释使用皮秒脉冲形成的微结构。研究了使用飞秒脉冲与皮秒脉冲形成的地下微结构，同时使其他处理参数保持不变，从而深入了解了土堆形成过程。皮秒脉冲会在丘内产生更细的区域，并且在达到临界脉冲计数阈值之后，在表面附近形成了交替交替的高密度铜和高度多孔的氧化铜区域的洋葱状层，并覆盖了丘。提出了多种形成机制，以帮助解释使用皮秒脉冲形成的微结构。研究了使用飞秒脉冲与皮秒脉冲形成的地下微结构，同时使其他处理参数保持不变，从而深入了解了土堆形成过程。皮秒脉冲会在丘内产生更细的区域，并且在达到临界脉冲计数阈值之后，在表面附近形成了交替交替的高密度铜和高度多孔的氧化铜区域的洋葱状层，并覆盖了丘。提出了多种形成机制，以帮助解释使用皮秒脉冲形成的微结构。在表面附近形成具有交替的高密度铜和高度多孔的氧化铜区域的洋葱状层，并覆盖土堆。提出了多种形成机制，以帮助解释使用皮秒脉冲形成的微结构。在表面附近形成具有交替的高密度铜和高度多孔的氧化铜区域的洋葱状层，并覆盖土堆。提出了多种形成机制，以帮助解释使用皮秒脉冲形成的微结构。