随着智能化时代的到来，柔性电子由于其极强的共形能力和优异的器件性能，在进一步推动现代化产业发展中取得越来越重要的地位。超快激光技术以其优异的高精制造能力在柔性电子高分辨无损制备上展示出独特的优势和应用前景。本文从超快激光与物质相互作用基本机制入手，着重介绍了当前超快激光在柔性电子领域的四种典型特征功用及其研究现状，并据此总结该领域超快激光应用所面临的挑战和未来发展趋势。

采用KrF准分子激光辐照4H-SiC制备石墨烯层,从4H-SiC晶面取向对石墨烯生长质量影响的角度开展研究工作,分析激光能量密度、脉冲数及晶面取向对石墨烯质量的影响。当激光能量密度为1.06 J/cm 2,脉冲数为8000时,4H-SiC样品极性Si(0001)面和非极性a(11?20)面上生长的石墨烯质量均达到最好。石墨烯与4H-SiC衬底极性Si(0001)面之间存在缓冲层,为石墨烯的生长提供了模板,得到的石墨烯更为有序,缺陷态更少;而非极性a(11?20)面上生成的石墨烯与衬底之间未生成缓冲层,生长的石墨烯层较为无序,对激光参数的变化更为敏感。

通过激光辐照固态Al膜,制备了一种p型重掺杂4H-SiC,分析了Al膜厚度、激光脉冲个数对掺杂结果的影响,验证了不同工艺参数对p型掺杂层表面电学性能的调控作用。结果表明,当Al膜厚度为120 nm,脉冲个数为50时,掺杂试样的最大载流子浓度为6.613×10 ¹⁷ cm ^-3,最小体电阻率为17.36 Ω·cm,掺杂浓度(粒子数浓度)可达6.6×10 ¹⁹ cm ^-3。4H-SiC的Al掺杂改性机理为:在紫外激光作用下,Si—C键断裂,Al原子替代Si原子形成p型掺杂层。

采用紫外皮秒激光在As₂Se₃玻璃表面以线扫描形式快速制备大面积周期性点阵式增透微结构，获得了红外透光性能提高的硫系玻璃样品。研究确定了As₂Se₃玻璃的激光刻蚀阈值，并研究设计了合适线扫描工艺方法。所制样品相对于原样在波长11.0 μm~12.4 μm范围内，透过率平均提高10.0 %；波长13.0 μm~14.2 μm范围内，透过率平均提高5.2 %。激光扫描制备方法没有破坏样品表面原有的浸润性，整个制备过程均在空气开放环境下进行，成本低，工艺可控性强，效率高，制备8 mm×8 mm的表面微结构，仅用时3.65 s，且表面微结构单元尺寸及间距可按材料应用需求调控。分析表明，当激光能量较低时，对该硫系玻璃的去除以“冷加工”为主，不会有明显的热效应，得到微结构的硫系玻璃表面元素组成未发生改变；激光能量较高时，会存在一定的热效应，使得刻蚀点出现熔融态，在微坑边缘出现凸起或翻边。

以波长为1064 nm的超短脉冲激光(脉宽为10 ps)作为成丝激发源, 引导自聚焦效应在蓝宝石内部产生了突破瑞利长度限制的成丝线迹。利用成丝区因相变而造成的与材料其他区域物相的不同, 辅以化学腐蚀的方法, 获得了切面粗糙度为800 nm的蓝宝石切割件, 该技术可实现自由路径切割。分析了皮秒激光的成丝特征和技术实现的工艺参数, 确定了皮秒激光在蓝宝石内的自聚焦阈值功率为2.78×106 W, 探究了激光峰值功率、聚焦位置及辐照点脉冲数对皮秒激光在蓝宝石内部成丝起始位置和切割质量的影响, 获得了实现蓝宝石高精度切割的工艺参数。

分别采用波长为532 nm的短脉冲激光(脉宽6 ns)和超短脉冲激光(脉宽15～20 ps)对蓝宝石进行基本作用规律的研究, 探究了多/单脉冲烧蚀点直径与功率的关系, 分析脉冲数与材料阈值的关系, 确定材料阈值。并且对相关作用机理进行系统的对比分析。研究结果表明, 烧蚀点直径的平方与脉冲峰值功率的对数呈线性关系, 根据关系式计算得出光斑半径与实际测量值相符, 并且材料阈值随脉冲数的增加而降低。纳秒绿激光烧蚀蓝宝石材料主要是基于光热作用的机理, 而皮秒激光烧蚀蓝宝石材料在以“电子态”冷去除的同时, 还兼具一些非线性效应。

介绍了一种具有高工艺可控性特征的单晶硅表面亚微米结构阵列介电微球辅助激光-化学复合成型的方法，采用这种方法可以在单晶硅表面制备具有较好周期性和均一性的三维微结构阵列。分析并总结了微球直径、刻蚀时间及激光脉冲能量密度对结构成型的影响规律，根据时域有限差分模拟法和晶硅结晶及其化学刻蚀的基础理论，分析研究了微结构的成型机制，并以样品表面反射率为例，验证了利用不同工艺所制备出的微米结构阵列对其表面光学性能的调控作用。

基于皮秒激光的“冷加工”特点，进行了用皮秒激光辐照结合快速化学腐蚀(NaOH 溶液：质量分数为4%，不大于3 min，80 ℃水浴)调控工艺制备高效减反射晶硅表面微结构的研究，在400~1000 nm 波长的宽光谱范围内，获得了微-纳双结构微孔阵列和圆顶锥形周期性阵列两种减反射表面，前者的平均反射率低于5%，后者的平均反射率低于10%。制备过程中工艺可控性强，无需掩膜和真空环境。研究了激光工艺参数和化学腐蚀参数的不同调控匹配在微结构单元形成中的作用机制，分析了所制备表面微结构的减反射机理，为太阳能电池和其他半导体器件中硅基减反射表面微结构的低成本激光可控制造提供了重要的指导。