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激光纳米加工——激光应用新方向

导读: 激光器已被广泛应用于工业,例如在高性价比的制造系统中用作可靠的能源,进行标记、钻孔、淬火和表面处理。目前的工业发展要求将设备的形体尺寸降低达到亚微米甚至纳米级。

  激光器已被广泛应用于工业,例如在高性价比的制造系统中用作可靠的能源,进行标记、钻孔、淬火和表面处理。目前的工业发展要求将设备的形体尺寸降低达到亚微米甚至纳米级。作为一种无掩膜和非接触工艺,激光纳米加工具有设置灵活以及能够在空气、真空或液体环境中操作的独特优点,因此成为更广泛应用的一种最具吸引力的加工或制造工具。

  目前已经开发一些新技术来加工功能性纳米结构。工业应用的关键问题是在大规模生产中如何在短时间内产生大面积的纳米结构。本文介绍了潜在大规模生产的一些多功能激光纳米加工方法,另外还简要讨论了满足亚20 nm分辨率的激光纳米加工进一步发展的前景。

  微球体阵列辅助激光纳米加工

  激光纳米加工的关键挑战是如何将空气中的紫外线或可见激光光束聚焦到亚100nm,从而克服光学衍射限制。我们的研究显示,自排列或大面积旋转涂抹形成的透明微球体阵列能够将入射激光光束分离为成千上百万的微小光束,还能用作透镜,聚焦这些微小光束以开展表面纳米制图。如图1(a)所示,局部光线密度大幅增强,并以平行模式加工样品。这种技术采用通常的二维(2D)微球体阵列将入射激光光束聚焦到基板,因此,只需几次激光辐射脉冲,即能够采用单步表面制图方法在基板上产生成千上百万的亚微米孔洞。激光纳米加工之后,采用传统超声波清洁可以清除微球体。灵活控制激光光束扫描外形,可以形成复杂的纳米结构设计,例如图1(b)所示的星形阵列。

  激光干涉光刻

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