离子束刻蚀辅助飞秒激光加工技术研究

发布时间：2020-07-17 14:19

【摘要】：近二十年以来,飞秒激光直写加工技术在聚合物中的应用受到了科研工作者广泛的关注。相较于车削加工等传统制作工艺,该技术无论在加工精度还是加工复杂度上都有着巨大的优势。其加工精度已经远超光学衍射极限,并且可以在聚合物材料中制作出任意的三维复杂结构。这是由聚合物的双光子吸收特性决定的,然而对于硬质材料(例如蓝宝石,硅等),飞秒激光直写技术却很难进行三维结构的加工。本文中提出了一种新的方法,利用离子束刻蚀(IBE)结合飞秒激光加工技术,完成在硬质材料中三维结构的加工转写。这种方法的核心思想是利用飞秒激光加工技术在聚合物中高超的加工工艺,结合离子束刻蚀对加工材料几乎无局限的特性,从而将聚合物三维结构转写到硬质材料中。理论上是可以实现的。为了验证该方法的可行性,试验中使用紫外光刻的方法在聚合物材料中制作出掩模图案,离子束刻蚀之后完成了图案往硬质材料内的转写。在实验上证明了其可行性。随后系统详细的探究了离子束刻蚀的参数影响,包括离子能量、束流密度等,并解决了一系列的实验问题,包括光刻胶碳化、表面粗糙和陡直度等问题。之后根据实验结果,设计并用飞秒激光器加工出三维掩模结构,结合最优参数进行离子束刻蚀。试验最终均在在硅和蓝宝石中转写出预先设计好的三维结构,转写后的结构轮廓维持良好,形貌光滑清晰,达到了预期效果。该转写方法为材料的加工修饰提供了一种新的手段,无论在理论上还是实验上都有效且可行。希望本文中提出的转写方法能够为更多的科研工作者提供新的灵感,并改进和完善这一方法,同时由此产生更多的研究成果。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN249

【参考文献】

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本文编号：2759544