红外与激光工程
2023, 52(4): 20220567
在Cu(NO3)2前驱体溶液中添加硅纳米颗粒，采用飞秒激光在透明基底表面成功直写了导电金属铜微结构。前驱体溶液中的硅颗粒作为吸光粒子吸收激光能量后对溶液进行加热，使Cu2+还原为金属铜并沉积在基底表面。结果表明：当激光光强为5.32×109～8.51×109 W·cm－2、扫描速度为100～500 mm·s－1时，微结构主要由铜、Cu2O及微量硅组成，铜含量及微结构的导电性随着光强的增加或扫描速度的降低而逐渐增加；在光强为5.32×109 W·cm－2、扫描速度为100 mm·s－1的条件下，铜微结构的方阻为0.28 Ω·sq－1，电阻率为4.67×10－6 Ω·m。与已有的飞秒激光直写铜微结构的技术相比，这种方法使激光光强降低了2个数量级，直写效率提高了1～3个数量级。
激光技术 飞秒激光 激光直写技术 吸光粒子 铜微结构 导电性
1 广东石油化工学院理学院，茂名 525000
2 长春理工大学，国家纳米操纵与制造国际联合研究中心，长春 130000
激光直写技术(LDW)是当前数字化微纳加工的主要技术之一，其中喷墨打印技术以其分辨率高和控制灵活等优点被广泛应用。随着功能化材料的不断出现和越来越多的应用需求，喷墨打印技术对墨汁的严格要求限制了它在某些领域的应用。激光诱导向前转移(LIFT)技术无须模板和喷嘴，打印分辨率高，且不受墨汁流变性质的限制。该技术的材料适用范围广，几乎可以打印各种固体和液体材料，已被广泛应用于电子器件、传感器以及再生医学的组织工程等相关领域。本文系统阐述了LIFT技术制备微纳结构的研究现状，并对LIFT技术的应用及其物理过程的研究进展进行了系统地归纳与总结，研究结果将对LIFT技术在微纳加工领域的进一步应用提供重要参考价值。
激光诱导向前转移 激光直写技术 微纳加工 相变转移 无相变转移 laser induced forward transfer laser direct writing micro-nano machining transfer with phase change transfer without phase change
西北大学 光子学与光学技术研究所 国家级光电技术与纳米功能材料国际科技合作研究中心 光电技术与功能材料省部共建国家重点实验室培育基地, 陕西 西安710069
基于激光受激辐射损耗原理的远场光学超分辨成像技术, 当圆形入射高斯激光经过涡旋相位板调制后, 将转变为中心光强为零的圆环形光束, 该形状的激光束与光敏聚合物作用, 能够制备出具有一定功能的纳米结构。介绍了自主搭建的基于圆环连续激光光源的激光直写系统, 以及利用该系统研制的复合纳米结构。当光源为532 nm连续激光输出时, 与正性光刻胶作用, 得到直径<50 nm的纳米柱复合结构, 以及整齐均匀的纳米柱阵列结构; 与负性光刻胶作用, 得到直径<100 nm的纳米通道, 以及整齐均匀的中央有纳米通道的微米柱复合结构阵列。当光源为405 nm连续光纤激光时, 与正性光刻胶作用, 也得到了直径小至153 nm的纳米柱复合结构及其阵列。这些纳米结构的基本单元尺寸都突破了光学“阿贝衍射极限”的限制, 具有实用潜力。
光学衍射极限 连续激光直写技术 相位调制 纳米柱阵列 功能纳米复合结构 Optical diffraction limit CW laser direct writing lithography phase modulation nanopillar array functional composite nanostructure
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
利用飞秒激光聚焦辐照金属表面可以诱导出亚波长周期结构，从而实现金属表面着色。改变照明光入射角和样品水平旋转角，金属表面结构色的色调和亮度均发生变化，这说明结构成色具有方向性。为探究飞秒激光在金属表面着色的均匀性，基于国际光学照明委员会关于颜色差的规定对成色的偏差作了分析，结果表明，样品加工面积越大，颜色的均匀性越差。在设定的实验参数下，当样品加工面积达到64 mm2时，其边缘与中心颜色的差异可以被人眼明显察觉。通过制作两个彩色图标来展示结构色的方向性和均匀性对飞秒激光彩色标记实际应用的影响。
激光光学 直写技术 结构色 飞秒激光
华中科技大学光电子科学与工程学院武汉光电国家实验室(筹)激光部, 湖北 武汉 430074
基于激光的直写技术具有加工周期短、使用灵活、无需掩模、环境要求低等诸多优点,其在微电子等领域应用广泛。本文引入了一种新的激光直写技术—激光微熔覆技术,介绍了该技术的工艺过程及特点,并在此基础上集成制造了激光微熔覆设备。通过激光与物质的相互作用原理,理论分析了激光微熔覆电子浆料的成型机理。最后,举例说明该技术在微电子、光电子以及传感器领域的应用,并对该技术的发展趋势进行了初步预测,认为该技术在混合集成电路基板的加工、微型传感器和加热器的制造、平面无源电子器件和分立无源电子器件的研制以及生物芯片、电子封装等领域有好的发展前景。
激光微熔覆 直写技术 电子浆料 laser micro-cladding direct-writing technology electronic paste
华中科技大学 光电子科学与工程学院，武汉光电国家实验室，武汉 430074
提出一种采用微细笔直写技术直写聚合物光波导的简便方法，利用该技术成功直写出了氟化聚酰胺条形光波导，并着重研究了气体压力和直写速度对波导宽度的影响规律。实验结果表明：直写获得的条形波导的边缘整齐、表面光滑，而且不存在小孔等缺陷或杂质。当其他工艺参数不变的情况下，波导宽度随着气体压力的增加而增大，随着直写速度的增大而减小。微细笔直写获得的条形光波导成功地实现了通光，在波长为1550nm处的最小传输损耗为0．59dB／cm。
集成光学 聚合物光波导 直写技术 微细笔 integrated optics polymer optical waveguide direct writing technology micro-pen
针对目前二元光学元件掩模制作工艺过程的诸多不足,对连续型平面衍射聚光透镜掩模的激光直写制作工艺进行了研究.基于基尔霍夫标量衍射理论,采用光线追迹法设计了连续型平面衍射聚光透镜掩模.采用激光直写技术,利用CLWS-300M/C极坐标激光直写设备、S1830光刻胶和MICROPOSIT-351显影液,进行了刻写实验.实验表明,激光能量、预烘烤温度、显影液浓度以及预曝光对掩模微结构的制作均有影响.最后制作了掩模.与二元光学元件掩模的制作工艺相比,该技术具有工艺简单、制作周期短且易于操作的优点.
掩模 聚光透镜 平面衍射 激光直写技术 mask focusing lens plane diffraction laser direct writing
