基于聚酰亚胺(polyimide，PI)膜的激光诱导石墨烯(laser-induced graphene，LIG)电极因其制备简单、可扩展性强等优势而逐渐得到了广泛的关注，但较低的能量密度限制了它的进一步应用。为了提升LIG电极的电化学性能，首先研究了激光功率和扫描速度对PI膜碳化效果的影响。在此基础上，在PI膜表面喷涂RuCl₃晶体，通过飞秒激光直写技术制备指间距为20 μm的LIG/RuO₂复合电极，组装了超级电容器，并对电极微纳结构以及元素成分进行了表征分析。在10 mV/s的电压扫描速率下，LIG/RuO₂超级电容器的面积容量为4.9 mF/cm²，是LIG超级电容器的4.85倍，同时具有良好的能量密度(在0.1 mA/cm²的电流密度下为0.173 μW·h/cm²)。研究结果表明，飞秒激光直写技术可以实现LIG/RuO₂复合电极的灵活和可扩展制备，在微电子器件以及可穿戴电子设备领域有广阔的应用前景。

纳米操作技术是实现纳米材料位移、排布、形变等操作的关键方法,也是一种“自下而上”制造性能优异的纳米结构及纳米电路的重要技术手段,同时也为新型纳米器件的研发提供了新思路。本文主要对基于扫描探针显微镜、电子显微镜的纳米操作技术以及光镊技术的研究进展进行了介绍及总结,简单阐述了三种操作技术的基本原理及特点,并在此基础上分析了不同操作技术存在的问题,介绍了几种典型的操作系统和操作策略的改进方法,进一步概括了三种操作技术在纳米材料测试及器件制造中的应用。最后针对三种操作技术的优势、适用范围以及目前仍存在的问题进行分析与总结,探讨了三种操作技术的适用范围,并对不同操作技术的结合进行了展望。

近年来,纳米线在纳米电子学、纳米光子学、纳米医学和纳米机电系统等领域的应用逐渐广泛,纳米线的连接已经成为未来器件小型化和集成化的关键问题。为了实现良好的纳米线互连,提出了一种基于扫描电子显微镜(SEM)的纳米线-纳米钎料原位互连结构组装、钎焊互连的方法。利用开发的SEM纳米操作平台,实现了直径为100 nm左右的ZnO纳米线与直径为180~300 nm的Ag纳米钎料的同基底互连结构组装。利用SEM聚焦电子束辐照熔融纳米钎料实现了纳米线钎焊互连,利用双探针纳米操作系统对焊接后的纳米线进行电流-电压(I-V)测试,钎焊后的纳米互连结构成功实现电流导通。

氧化石墨烯的还原与表面结构化有助于提升传感器、储能器等微型电子器件的性能。相比于其他工艺手段,采用飞秒激光辐照方法可以快速实现氧化石墨烯的同步还原和表面纳结构成型。本文首次对比了1030 nm和257 nm两种飞秒激光波长辐照下氧化石墨烯的形貌与结构特征,发现1030 nm激光辐照产生的条纹周期纳结构主要由入射激光与表面等离激元干涉作用而形成,257 nm激光辐照产生的沟槽微纳结构主要归因于光化学作用。通过拉曼测试和电化学阻抗谱分析表明,相比于257 nm激光作用,1030 nm激光辐照下氧化石墨烯还原程度更高,电极反应过程中接触电阻更小且有利于电荷转移和离子的扩散。

我国航空、航天等领域的发展推动着全光通信、光信息处理等技术的不断革新。光波导器件作为关键一环,其制备工艺对性能的影响至关重要。超快激光作为一种新型的激光光源,具有极高的能量密度和极短的脉宽,这些特性使得超快激光加工后几乎无热影响区、重铸层等缺陷残留。将超快激光用于制备光波导器件已成为工业界研究的热门领域之一。本文首先阐述了超快激光与常用波导材料的微观作用机理。针对国内外学者利用超快激光制备无源光波导器件的相关研究进行系统综述,详细阐述了光路变换器、功率分配器和波导型透镜等典型无源光波导器件的超快激光制备方法和器件性能;结合当前研究进展和面临的主要问题的分析,对未来超快激光制备无源光波导器件技术的发展方向进行展望。

以碟式激光器为光源对象,通过激光切割的方法对试验装置进行延迟调节,获得数控控制系统与激光控制系统之间的延时值,进而实现了二者的同步以保证系统的高功率激光切割质量.介绍了基于速度控制的激光功率控制原理与实现方法,实现了功率的实时调节与闭环控制.给出了一种1.0 mm 厚高强钢HC1030/1300 MS 的高速激光切割效果,进行了边部热影响区及毛刺测试,获得了满足用户要求的切割质量.对0.7~2.0 mm 汽车用钢进行了激光切割研究,结果表明,板厚随激光能量发生线性变化.