飛秒激光濕法刻蝕微納制造

陳 烽，楊 青，邊 浩，杜廣慶，柳克銀，孟祥衛，鄧澤方，山 超

（西安交通大學 電子與信息工程學院，陜西 西安710049）

引言

飛秒激光是20世紀末迅速發展起來的一種超快激光光源，與長脈沖激光以及連續激光不同，它具有超短的脈沖持續時間和超高的峰值功率等特性，當其與物質相互作用時，能夠以極快的速度將能量注入到很小的作用區域，瞬間內的高能量密度沉積可使電子的吸收和運動方式瞬間發生劇烈變化。因此，避免了激光線性吸收、能量轉移和擴散等的影響，從而在根本上改變了激光與物質相互作用的瞬態微觀機制，使飛秒激光與物質相互作用的過程成為具有超高精度、超高空間分辨率的非熱熔“冷”處理過程，這有利于更細微結構的高精度加工。由于飛秒激光在三維高精度微結構制備中所表現出的優越特性，自20世紀90年代以后，飛秒激光微納制造已成為微加工領域的熱點研究方向之一。

在飛秒激光微納加工技術中，飛秒激光雙光子聚合（two-photon polymerization，TPP）是最為成熟的一種技術，被認為能夠實現幾乎任意形貌的三維微納結構。1999年，美國的cumpstom等人利用該技術在樹脂內部加工出光子晶體結構［1］。2001年，日本Sun（孫洪波教授）等人正是利用該技術，在光刻膠中制備出尺寸為10μm的“納米牛”結構。作為該技術的代表性成果，這一結果發表在當年的《Nature》雜志上［2］。利用該方法可以制備任意形貌微透鏡陣列，加工誤差小于5%，表面粗糙度能夠控制在納米量級。但該方法仍然存在一些缺點。……