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1、前沿進(jìn)展3飛秒激光精密微納加工的研究進(jìn)展?朱江峰魏志義(中國科學(xué)院物理研究所中國科學(xué)院光物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京100080)摘要飛秒激光由于其超快時(shí)間特性和超高峰值功率特性在精密微納加工領(lǐng)域引起了人們廣泛的重視.在與物質(zhì)的相互作用中它能快速、準(zhǔn)確地將能量作用在特定的區(qū)域內(nèi),從而可以獲得極高的分辨率和加工精度.文章綜述了飛秒激光精密微納加工的最新研究進(jìn)展,分別就飛秒激光燒蝕微加工和飛秒激光雙光子聚合產(chǎn)生三維微納結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹,闡述了各自的物理機(jī)制.最后對飛秒激光微納加工的研究前景做了初步探討.關(guān)鍵詞飛秒激光,微納加工,燒蝕,雙光子聚合Femtosec
2、ondlasermicro2nanofabrication?ZHUJiang2FengWEIZhi2Yi(KeyLaboratoryofOpticalPhysics,InstituteofPhysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080,China)AbstractGreatinterestisfocusedonfemtosecondlasermicro-nanofabricationduetotheultra-shorttimescaleandultra-highpeakpowerdensitych
3、aracteristicsofthefemtosecondlasers.Veryhighresolutionandaccu2racycanbeachievedwhenworkingwithrigidmaterialsandliquidresin.InthispaperWeintroducetheprogressoffemtosecondlaserprecisemicro-nanofabrication.Twodifferentfabricationmechanismsaredescribedinclu2dinglaserablationandt
4、wophotopolymerization.Finally,theprospectoffemtosecondlaserfabricationisdis2cussed.Keywordsfemtosecondlaser,micro2nanofabrication,ablation,twophotopolymerization運(yùn)而生.在微米尺度范圍內(nèi),已經(jīng)有許多成熟的微加1引言工技術(shù),其中占據(jù)最主要地位的就是光刻技術(shù)(pho2[5]tolithography).此外還有其他的技術(shù),例如模壓加[6]精密微加工(特別是納米尺度上的加工)研究工(embos
5、singorimprinting),注射成型(injection[7][8]是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要內(nèi)容,許多前沿科學(xué)的進(jìn)步molding),電氣化學(xué)微加工(EMM)和超聲波加[9]和高新技術(shù)的突破來源于微結(jié)構(gòu)加工精度的提高.工(ultrasonicmachining)等.上述各種微加工技一個(gè)最明顯的例子就是微電子學(xué)技術(shù)的發(fā)展,更高術(shù)已經(jīng)在工業(yè)技術(shù)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,所以的運(yùn)算速度和更強(qiáng)大的功能要求大規(guī)模集成電路向我們稱之為傳統(tǒng)的微加工技術(shù).盡管傳統(tǒng)的微加工更微型化的方向發(fā)展.另外,微結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)科學(xué)研究技術(shù)十分成熟,但是人們?nèi)耘f嘗試用各種方法來
6、優(yōu)中也占有舉足輕重的地位,例如納米科技等.過去微化和改進(jìn)微加工工藝,并且研究新的加工手段.激光加工研究主要集中在微電子學(xué)器件方面,今天在其的出現(xiàn)為人們提供了新的思路.由于激光具有高亮他領(lǐng)域的研究和應(yīng)用正迅速發(fā)展,它包括化學(xué)和生度、高相干性和高方向性等特點(diǎn),在材料加工領(lǐng)域具[1][2]物研究領(lǐng)域的全微分析系統(tǒng)、微型反應(yīng)器、微[3][4]機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、微型光學(xué)器件等.3國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號:60490280,60225005,1022401)、中由于不同領(lǐng)域?qū)ξ⒓庸すに嚨囊蟛煌?以及國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程(批準(zhǔn)號:KJXC-SW-W14
7、)資助項(xiàng)目不同的材料有不同的加工技術(shù),各種微加工技術(shù)應(yīng)2005-12-16收到初稿,2006-02-02修回?通訊聯(lián)系人.Email:zywei@aphy.iphy.ac.cn35卷(2006年)8期http:PPwww.wuli.ac.cn·679·前沿進(jìn)展有加工精度高、操作簡單、加工速度快等優(yōu)勢,所以結(jié)構(gòu),與加工材料無接觸、無污染(這點(diǎn)在醫(yī)學(xué)和生很快在加工工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用.特別是飛秒脈物學(xué)中尤其重要),精細(xì)聚焦可以獲得小于1μm的沖激光出現(xiàn)以來,由于其具有許多新奇的特性,迅速空間分辨率,無熱效應(yīng)因而加工表面十分平滑.這些引起了人們廣泛的
8、關(guān)注和極大的興趣,飛秒激光精優(yōu)點(diǎn)使得飛秒激光在當(dāng)今微納加工領(lǐng)域占據(jù)十分重密微納加工成為當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一.要的位置,飛秒激光微納加工也成為當(dāng)前的熱
