我開發(fā)新型飛秒激光等離子激元光刻技術(shù) 可加工石墨烯

最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新

科技日報北京5月10日電 (記者陸成寬)10日，記者從中科院長春光學精密機械與物理研究所獲悉，來自該所等單位的研究人員，開發(fā)了一種新型飛秒激光等離子激元光刻技術(shù)(FPL)。利用該技術(shù)，研究人員在百納米厚的硅基氧化石墨烯薄膜表面實現(xiàn)了高質(zhì)量微納周期結(jié)構(gòu)的快速制備。相關(guān)成果發(fā)表在《光：科學與應用》上。

石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，二維材料逐漸進入人們視野，成為材料領(lǐng)域的研究熱點。自組裝、電子束刻蝕和極紫外光刻等技術(shù)可以在石墨烯上制備微納結(jié)構(gòu)，進而調(diào)控其帶隙、吸收、載流子遷移率等性能。但這些技術(shù)存在著耗時長、成本高、缺乏通用性等問題。因此，如何降低成本，高效制備微納結(jié)構(gòu)石墨烯，是目前需要解決的重要問題。

飛秒激光加工技術(shù)憑借著超高峰值功率和超短脈沖持續(xù)時間的獨特優(yōu)勢，被廣泛應用于多種材料的超精細微納加工領(lǐng)域。然而，以激光直寫為例，雖然其精度很高，但在超精細微納制備上，效率仍有待提高。同時保證加工精度和加工效率是該技術(shù)需要解決的主要問題之一。“如何利用靈活簡便的加工手段解決加工精度和加工效率問題是拓展飛秒激光實用化的關(guān)鍵所在。”中科院長春光學精密機械與物理研究所研究員楊建軍說。

研究首次證明了FPL技術(shù)在二維薄膜材料上能夠?qū)崿F(xiàn)大面積高質(zhì)量亞微米周期結(jié)構(gòu)的快速制備。得益于飛秒激光的非線性光學特點，F(xiàn)PL技術(shù)加工過程不易受材料表面缺陷、雜質(zhì)等因素的影響，加工基底也不易受到材料種類的限制。加工材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的機械性能，可以利用傳統(tǒng)的濕轉(zhuǎn)移法進行完整轉(zhuǎn)移。這為相關(guān)材料周期性微納結(jié)構(gòu)的靈活制備奠定了基礎(chǔ)。

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