飞秒激光在微流体通道制备和介质材料微纳加工中的应用

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:howard2000_0
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飞秒激光加工是一种具有很大发展前景的微纳加工技术。飞秒激光具有低热损伤、可突破衍射极限和三维加工等独特的优势,已在微流体、微光学、微电子和微机械等领域得到广泛研究。本文对飞秒激光用于微流体通道的制备和介质材料纳米加工的应用进行研究,主要包括以下内容:   (1)总结了通过控制飞秒激光偏振态的方法调节微流体通道的腐蚀速率的研究,发现对三种线偏振光和圆偏振光都存在一个最优的能量区间,在此区间内流体通道的腐蚀速率较大且不受脉冲能量的影响,最适于制备流体通道。对光照区域进行的扫描电镜成像发现在低、中能量的脉冲辐照下,光照区会形成与入射光电场方向垂直的有序的纳米结构,这种纳米结构是造成选择腐蚀性的主要原因。在高能量的脉冲辐照下,这种纳米结构变得无序,并且抗腐蚀区域所占的比例增大,从而使腐蚀速率降低。研究还发现当使用圆偏振光写入复杂三维结构时,可以得到各个方向腐蚀速率相同、总体腐蚀速率较快的效果。因此圆偏振光适于制备具有复杂结构的三维流体通道。   (2)总结了利用双色飞秒激光进行微纳加工的研究结果。研究发现,可以利用较短波长的激光在材料内部产生“种子”电子,再用较长波长的激光加以辅助从而产生电子雪崩效应,进而对材料进行加工。采用这种加工方法,两束激光的能量都可以保持在各自的损伤阈值之下,并且加工精度由较短波长激光的光斑大小决定。这一方法是应用极紫外(XUV)光进行纳米加工的初步研究,为以后的工作奠定了基础。
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