激光誘導薄膜材料二維圖案化納米加工技術（特邀）

黃佳旭，李峻，邱佩，徐少林

（南方科技大學 機械與能源工程系， 深圳 518055）

0 引言

亞波長尺度周期性表面結構的制備技術對于光學、化學、材料和能源等領域的研究具有重要意義。近年來，激光誘導周期性表面結構（Laser-Induced Periodic Surface Structures，LIPSS）被廣泛報導，其是一種在激光輻照下自發誘導形成的超衍射極限結構［1-3］。相比于傳統的制備方法，基于LIPSS 的表面結構加工技術具備制備效率高、材料選擇性低、環境寬容度高、加工路徑自由可控和可突破衍射極限等優勢。盡管該技術已經被驗證可以在極短時間內實現晶圓級面積內亞波長結構的高效均勻制備［4-7］，但由于其表面周期性能量沉積（通常是入射光與激光激發表面等離激元波（Surface Plasmon Polaritons，SPPs）的干涉）引起結構生成的機制［8］，LIPSS 通常是一維的光柵結構。通過對激光進行時空調制［9-12］、多次掃描［4，13-14］、誘導表面等離激元干涉［15］或引入另一效應（如Marangoni 效應［16］、入射光干涉［17］等）等方式能有效實現二維亞波長結構的制備。

在薄膜材料領域，LIPSS 加工技術展示了廣泛的應用前景。這種技術可以在眾多薄膜材料上實現不同類型亞波長尺度的周期性結構制備，從而改善薄膜材料的性能，尤其在光學應用方面表現突出［18-21］。然而，在薄膜系統中，LIPSS 技術在加工適用性、穩定性以及能量沉積和熱影響等方面的深入研究仍然較少。因此，進一步探討LIPSS 技術在薄膜材料表面結構加工方面的應用將為功能性表面結構器件的發展開辟新的可能性。

本文提出了一種針對薄膜材料的二維周期性結構的高效制備方法。……