本文针对毫秒、纳秒以及组合脉冲激光与半导体材料相互作用的过程展开研究,着重对比了单束脉冲激光和组合脉冲激光辐照硅材料的温升过程、熔融损伤阈值、穿孔阈值及损伤形貌,结合实验验证和数值模拟分析了组合脉冲激光致硅材料损伤机理。针对毫秒脉冲激光和组合脉冲激光辐照硅材料的过程,利用红外测温仪实时测量了辐照过程中硅表面中心点的温度,得到了不同入射激光能量密度下硅表面中心点的温度随时间变化的过程;基于热传导和热弹塑性理论,建立了组合脉冲激光与半导体材料相互作用的二维轴对称有限元数值计算模型,得到了组合脉冲激光辐照硅材料产生的温度场和应力场分布,并与单毫秒脉冲激光辐照的结果进行了比较。使用红外测温法以及可见光反射法实验测试了毫秒、纳秒以及组合脉冲激光对硅表面的损伤阈值,并根据大量实验结果统计提出了阈值边界的概念,可用于快速估算损伤阈值。通过数值模型计算得到了相应的熔融损伤阈值,分别为63.7 J/cm2,2.52 J/cm2和32.9 J/cm2。对比单束脉冲与组合激光实验与数值计算结果,发现组合脉冲激光辐照明显降低了硅的熔融损伤阈值,降幅达39%。通过实验和数值计算研究了高能量密度的毫秒脉冲激光对单晶硅打孔的过程,得到了一定掺杂浓度和厚度硅靶材的穿孔阈值。研究了穿孔阈值随多种因素的变化情况:发现硅片掺杂浓度的增加将降低穿孔阈值;与单脉冲激光相比,组合脉冲激光辐照能降低硅的穿孔阈值,且硅片掺杂浓度较低时效果更明显;随着延迟时间的减小和纳秒脉冲激光能量密度的增加,均会降低穿孔阈值,并最终趋于定值。比较单毫秒脉冲激光及组合脉冲激光辐照单晶硅的表面损伤形貌,可知组合脉冲激光形成的表面损伤更严重,除了解理裂纹之外,还造成了表面烧蚀和皱褶。通过计算发现熔融深度随延迟时间的增大而逐渐减小。根据实验和数值计算结果提出,组合脉冲激光对硅产生的损伤机理和损伤效果均与毫秒脉冲激光的预热作用、纳秒脉冲激光的热力损伤作用以及两束脉冲激光的联合作用效果密切相关。本文的研究结果对毫秒脉冲激光、纳秒脉冲激光以及其组合激光在加工半导体材料领域的应用有参考意义。