本文主要分成兩部份，第一部份在大氣及去離子水的環境下，利用不同的雷射能量密度，分別使用Q-switch mode 與Free-run mode產生之熱限制型態奈秒及微秒脈衝雷射剝蝕鈦箔，並經由OM、SEM、XRD及TEM觀察，不同雷射功率對鈦薄片熔蝕坑大小與熱影響區的範圍、熱限制型態奈秒雷射剝熔蝕鈦箔是否因靶材特性而伴隨壓力限制型態剝蝕、是否有奈秒動態再結晶組織的出現、微裂縫的成因及初始鈦箔與熱影響區晶粒的微觀組織變化；第二部份利用雷射剝蝕法在去離子水中，碎化金紅石TiO2粉末，並經由UV-vis、RAMAN、XRD及TEM觀察在改變雷射參數（脈衝雷射累計時間及液面高度）之後的金紅石TiO2粉末，光性、顆粒大小及相的改變。
在本文第一部份中，實驗結果得到在Q-switch mode大氣及去離子水的環境下，皆隨著雷射能量的增加，孔洞周圍的熱影響區範圍越大，孔洞的深度越淺；在Free-run mode大氣及去離子水的環境下，皆隨著雷射能量的增加，熱影響區範圍越大，熔蝕坑噴濺出來的高度越高。並且更進一步研究鈦箔在大氣和水中，遭受奈秒脈衝雷射之熱限制熔蝕所造成的變化，除了研究熔蝕坑大小形態之外，尚比較熱影響區範圍、內應力以及表層回鍍（re-deposition）之金屬氧化物奈米級顆粒。以提供鈦基金屬雷射精密加工或合成奈米凝聚物顆粒的應用參考。
在本文第二部份中，將金紅石TiO2 粉末於水中進行奈秒脈衝雷射碎化，實驗結果得到隨著脈衝雷射累計時間及液面高度降低，顆粒尺寸也隨之降低。將更進一步研究金紅石TiO2粉末，藉由改變脈衝雷射累計時間及液面高度，結晶構造、微觀組織及光譜等的變化。

Pulsed laser ablation （PLA）in single shot on polycrystalline Ti thin foil ca. 20

論文審定書 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 xii

PART 1
一、 前言 1
二、 實驗步驟與方法 4
2-1. 雷射剝蝕（PLA/PLAL） 4
2-2. 偏光顯微鏡（OM） 5
2-3. 掃瞄式電子顯微鏡（SEM） 5
2-4. X光繞射（XRD） 5
三、 實驗結果 7
3-1. 偏光顯微鏡（OM）觀察 7
3-2. 掃瞄式電子顯微鏡（SEM） 8
3-3. X光繞射（XRD） 9
四、 討論 11
4-1. 不同雷射功率對鈦箔熔蝕坑�洞周圍型態 11
4-2. 不同雷射功率造成鈦箔的熱震影響區範圍 12
4-3. 單一脈衝雷射轟擊鈦箔造成沿晶蝕刻與沿晶裂縫的原因 13
五、 結論 16
六、 參考文獻 18
附錄 55

PART 2
一、 前言 58
二、 實驗步驟與方法 60
2-1. 脈衝雷射剝蝕 60
2-2. X光繞射儀觀察 60
2-3. 穿透式電子顯微鏡（TEM）觀察與試片製作 60
2-4. 拉曼光譜分析（Raman） 61
2-5. UV–Vis吸收光譜分析 61
三、 實驗結果 63
3-1. X光繞射儀觀察 63
3-2. 穿透式電子顯微鏡（TEM）觀察與試片製作 63
3-3. 拉曼光譜分析（Raman） 63
3-4. UV–Vis吸收光譜 64
四、 討論 65
4-1. TiO2次微米粉末在水中雷射剝蝕碎化機制 65
4-2. TiO2同質異構相變化粒徑、形狀、與缺陷 65
4-3. 在水中雷射剝蝕碎化產生之內應力 66
4-4. 能隙值改變的原因 67
五、 結論 68
六、 參考文獻 69
附錄 84

PART 1
1. Yang G.W.,“Laser ablation in liquids: applications in the synthesis of nanocrystals,”Progress in Materials Science 52 （2007） 648–698.
2. Chrisey D.B., Hubler G.K., “Pulsed laser deposition of thin films,” Wiley, New York（1994）167.
3. Chichkov B.N., Momma C., Nolte S., Von Alvensleben F., Tünnerman A., “Femtosecond, picosecond and nanosecond laser ablation of solids,” Appl. Phys. A 63 （1996）109-115.
4. Zhigilei L.V., Garrison B.J., “Microscopic mechanisms of laser ablation of organic solids in the thermal and stress confinement irradiation regimes,” J. Appl. Phys. 88 （2000） 1281-1298.
5. Zhigilei L.V., Leveugle E., Garrison B.J., Yingling Y.G., Zeifman M.I., “Computer simulations of laser ablation of molecular substrates,” Chem. Rev. 103 （2003） 321-347.
6. Zhu S., Lu Y.F., Hong M.H., Chen X.Y., “Laser ablation of solid substrates in water and ambient air,” J. Appl. Phys. 89（2001） 2400-2403.
7. Bärsch N., Jakobi J., Weiler S., Barcikowski S., “Pure colloidal metal and ceramic nanoparticles from high-power picoseconds laser ablation in water and acetone,” Journal of Laser Micro/Nanoengineering 4 （2009） 66-70.
8. Sajti C.L., Sattari R., Chichkov B.N., Barcikowski S., “Gram scale synthesis of pure ceramic nanoparticles by laser ablation in liquid,” J. Phys. Chem. C 114（2010）2421–2427.
9. Le Harzic R., Huot N., Audouard E., Jonin C., Laporte P., Valette S., Fraczkiewicz A., Fortunier R., “Comparison of heat-affected zones due to nanosecond and femtosecond laser pulses using transmission electronic microscopy,” Appl. Phys. Lett. 80 （2002） 3886-3888.
10. Zhu X., Naumov A.Y., Villeneuve D.M., Corkum P.B., “Influence of laser parameters and material properties on micro drilling with femtosecond laser pulses,” Appl. Phys. A 69（1999） S367–S371.
11. Patil P.P., Phase D.M., Kulkarni S.A., Ghaisas S.V., Kulkarni S.K., Kanetkar S.M., Ogale S.B., Bhide V.G., “Pulsed-laser-induced reactive quenching at liquid-solid interface：aqueous oxidation of iron,”Phys. Rev. Lett 58（1987） 238-241.
12. Wagener P., Schwenke A., Barcikowski S., “Enhancing ablation efficiency in liquids: bypassing the cavitation bubble,” EOS Conference on Laser Ablation and Nanoparticle Generation in Liquids (ANGEL® 2010).
13. 黃俊傑, “鈦於水中之雷射剝蝕氧化凝聚”,國中山大學96學年度碩士論文.
14. Lin N.H., Chang C.P., Kao P.W., “The effect of annealing temperature on the recrystallization kinetics of commercially pure aluminum,” Metallurgical and Materials Transactions A26（1995）2186-2187.
15. Chun Y.B., Semiatin S.L., Hwang S.K., “Monte-Carlo modeling of recrystallization kinetics of cold-rolled titanium,” Materials Science Forum 654-656（2010） 1486-1491.
16. Leyens C., Peters M., “Titanium and titanium alloys. fundamentals and applications,” Weinheim : Wiley-VCH （2003） p.1-36.
17. Wessel J.K., “Handbook of advanced materials: enabling new designs,” John Wiley & Sons, Inc.（2004） p.276.
18. Murray J.L., “Phase diagrams of binary titanium alloys,” ASM International（1987）p.1-2.
19. Sugiyama K., Takéuchi Y., “The crystal structure of rutile as a function of temperature up to 1600oC,”Z. Kristallogr 194 (1991) 305-313.
20. Thurber W.R., Mante A.J.H., “Thermal conductivity and thermoelectric power of rutile (TiO2),”Phys. Rev. 139 (1965) A1655-A1665.
21. Noack J., Vogel A., “Laser-induced plasma formation in water at
nanosecond to femtosecond time scales: calculation of thresholds, absorption coefficients, and energy density,” IEEE J. of Quantum Electronics 35（1999）1156-1167.
22. Michel P., Labaune C., Bandulet H.C., Lewis K., Depierreux S., Hulin S., Bonnaud G., Tikhonchuk V.T., Weber S., Riazuelo G., Baldis H.A., Michard A.,“Strong reduction of the degree of spatial coherence of a laser beam propagating through a preformed plasma,” Phys. Rev. Lett 92（2004）175001-1-4.
23. Ghatak A., Optics, 3rd Edition, McGraw Hill, International Edition （2005）.
24. Chang C.C., Shen P.,“Thermal-etching development of