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一文了解激光直写技术在金属微结构制备中的应用

发布时间:2021-08-11浏览:205次

   激光直写是制作衍射光学元件的主要技术之一,它利用强度可变的激光束对基片表面的抗蚀材料实施变剂量曝光,显影后便在抗蚀层表面形成要求的浮雕轮廓。

  激写制作衍射光学元件(DOE)是把计算机控制与微细加工技术相结合,为DOE设计和制作的方法提供了极大的灵活性,制作精度可以达到亚微米量级。
  激光直写+无电沉积
  利用激写金属种子层,将有激光设计出的结构进行化学镀,可以制备出任意复杂的二维金属微纳图案,适用于柔性金属微纳器件的制造,如图1所示,通过激光在聚亚酰胺(PI)膜上直写出PdCl2或者Au3+种子层图案,然后经过浸入镍金属离子镀液后在PI膜上形成的金属微结构图案,可用于无线通信器件。
  激光直写+无电沉积制备柔性金属微结构
  在导电衬底上涂上一层光刻胶,加工出一个空腔结构,进行显影就能得到一个内部中空的光刻胶模板,然后置于电镀液中进行金属的填充沉积来获得这个模板的空腔部分对应的结构(导电衬底作为电镀时的阴极)。之后去除光刻胶,就得到金属的实体结构。该方法得到的金属结构质量较好,机械强度也较高,导电性能也很理想。
  激光加工模板利用电镀沉积填充金属
  利用激写加工技术制备的光子晶体和超材料等结构都可以利用化学镀进行金属化。加工过程中光敏的树脂类材料吸收光之后发生了聚合反应从而形成二维或者三维的聚合物结构。通过化学镀进行金属化,加工出的复杂结构将可以制备任意形状的金属微纳结构。
  基于上述的激写结合传统技术的加工制造方法,可以制备各种金属微结构光电子器件,尤其是用于光场调控的贵金属纳米材料的光子学器件。
  与传统的光刻、喷墨打印、电化学微喷微制造技术相比,激写技术获得的金属微结构的布线质量高,且在一定程度上加工出的线宽可突破衍射极限,使其光学调控与电子传输性能更优越。
  目前,需要解决的问题是如何提高制造效率,这对激光器和控制系统提出了新的要求。例如提高振镜的扫描速度、增大扫描视场,同时在保持单脉冲能量的情况下,提高飞秒激光器的重复频率等。

 

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