微悬臂梁探针因其特有的机械、电子以及光学性能,被广泛的应用在微传感器以及原子力显微镜等领域。微悬臂梁探针是通过控制硅基表面形态来实现制造的,当前,微悬臂梁探针多采用低压化学蒸汽沉积、溅射以及化学腐蚀等方法进行制备。然而上述方法均存在成型不稳定,制造工序复杂,成型效率低等问题。基于此,本论文提出利用飞秒激光控制硅基表面形态,通过改变硅基表面长径比来控制表面形态,从而丰富微悬臂梁探针的制造方法。本论文主要从理论模型推导、数值模拟仿真以及实验验证等方面研究飞秒激光控制硅基表面形态。首先,基于相场模型推导硅基表面形态飞秒激光控制的理论模型,针对该模型进行数值模拟仿真计算。其次,进一步研究各控制参数对于硅基表面形态成型的控制规律。最后,对飞秒激光控制表面形态的相场模型理论进行相应的实验验证。论文的主要研究内容如下:(1)开展硅基表面形态飞秒激光控制的相场模型研究。首先,根据飞秒激光照射硅基板诱导硅原子发生热扩散运动的机理,建立相应的相场模型框架。其次,探讨硅原子在温度场中势能变化的情况。研究表明,变化的势能将产生驱动力并迫使硅原子由温度低的位置向温度高的位置进行迁移。最后,根据相场模型推导飞秒激光控制硅基表面形态的数学模型。(2)基于相场模型理论,重点研究各控制参数对于硅基表面形态的成型规律。在相场模型中模拟出硅基表面形态的演化过程,并研究对应的成型规律。基于相场模型的数值模拟仿真,研究飞秒激光的功率、被照射材料的导热率以及悬臂梁接触材料的导热性对于硅基表面形态长径比的影响。针对硅基表面形态长径比的变化情况,研究其成型规律,为控制成型高长径比的微悬臂梁探针奠定基础。(3)针对飞秒激光照射硅基表面形态的相场模型数值模拟仿真,展开对应的实验研究。实验表明,在相同的飞秒激光参数下,实验成型的硅基表面形态与相场模型模拟的表面形态在形貌以及长径比上保持基本一致。从而验证飞秒激光控制硅基表面形态的数值模拟仿真正确性。