基于聚酰亚胺薄膜的飞秒激光双光子直写研究

发布时间：2021-09-02 04:37

　　随着柔性电子技术的不断发展,人们利用集成技术与微纳加工技术,在柔性材料上制造出集传感、滤波、数据存储等功能为一体的新型柔性电子元器件,被广泛应用于各个领域中,成为了人们关注的焦点。聚酰亚胺薄膜作为综合性能最好的柔性材料之一,因其具有良好的热稳定性、耐辐射、无毒等特点,逐渐成为了制造柔性电子器件的优良候选材料。近年来,随着激光的发展,激光直写微纳加工技术已成为制造柔性电子器件的热门选择。其中飞秒激光双光子直写微纳加工技术基于双光子吸收原理,能够突破光学衍射极限,引起了人们的高度重视,利用该技术制造的微纳器件已被广泛应用与生物、医疗、化学等领域。本论文首先介绍柔性电子学的概念以及柔性电子器件领域的发展和应用;然后介绍激光直写加工技术的特点及在柔性电子器件制备中的应用,重点介绍基于双光子吸收原理的飞秒激光双光子直写技术,以及利用飞秒激光双光子直写技术在制备微纳器件方面的应用;最后介绍聚酰亚胺薄膜的基本性质和应用领域。本文重点阐述了在聚酰亚胺薄膜基底上如何利用飞秒激光双光子直写光刻胶制备微结构的研究工作。论文具体研究内容如下:1.实验装置搭建及样品制备:利用振荡级飞秒脉冲激光器搭建实验所需光路... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a）左侧是柔性材料石墨烯薄膜制备的手机触摸屏薄，右侧基于ITO材料制作的触摸屏[9]；（b）柔性材料PDMS制作的电路[10]；（c）PLGA基板制作的可植入压力传感器[11]；（d）电子陶瓷制作的柔性电子瓦[12]

1引言5图1.2（a）激光切割金属样品模型[17]；（b）激光清洗玻璃样品的扫描电子显微镜图[18]；（c）激光热处理SLM材料彩色图[19]；（d）激光对TC4钛合金板穿孔图[20]随着高新技术的产业化，电子产品朝向便携化、小型化的方向发展，传统激光加工技术为了满足产品的微型化也朝微加工领域方向发展。激光微加工技术是一种在几个到几百个微米区域内进行微加工的过程。激光微加工技术有很多方式,如：直写、压英光刻、烧蚀等。图1.3（a）显示了KyoungMin等人利用飞秒激光在光刻胶中直写三维圆形螺旋微结构[23]，左边是三维圆形螺旋微结构的正视图，右边是三维圆形螺旋微结构的侧视图。从图中可以看出三维螺旋结构清晰、完整。利用激光直写技术制备的三维圆形螺旋微结构具有很高的光学质量和同质性，在目前，激光直写是唯一能实现相位螺旋结构的制造技术。图1.3（b）显示了Hiroaki等人利用深紫外光在薄膜上光刻具有70nm线宽的线阵列结构[24]。可以看出在柔性薄膜上大面积均匀的刻印了线阵列，线阵列中的线条形貌完整而且周围没有多余的残余层。图1.3（b）显示了DongWu等人通过紫外光在薄膜衬底上压印的金属图案[25]，金属图案表面清晰可见，不仅分辨率高而且形状很校图1.3（d）显示了LeiSun等人利用激光在薄膜上烧蚀制备微通道[26]，微通道结构纹路清晰，且不损伤薄膜。通过这种简单的制作方式将促进可用于实际应用的柔性薄膜微流控装置大规模生产。

1引言6图1.3（a）飞秒激光在光刻胶中制备的三维圆形螺旋结构扫描电子显微镜图[23]；（b）柔性薄膜上光刻线阵列的扫描电子显微镜图[24]；（c）激光压印的金属图案的扫描电子显微镜图[25]；（d）激光烧蚀薄膜上制备的微通道扫描电子显微镜图[26]近年来激光微加工技术被应用在不同的领域中。在电子领域中利用激光技术制备的静电可调谐等离子体器件[27]，用于电子领域可实现电路的高度集成。利用激光技术制备的3D人造复眼[28]，用于医疗领域可以用做大范围无失真成像。利用激光技术制备的微流控芯片[29]，因其高精度、低成本的特点，可以大规模生产，可以用于电子芯片领域，有助于未来电子芯片的微型化。利用激光直写技术制备的一种隐形眼镜[30]，这种隐形眼镜里面有一种纳米颗粒，纳米颗粒可以在早期护理环境中用于检测其它眼部疾玻隐形眼镜是一种常见的可用于矫正视力和美容的生物医学设备。激光制备超疏水聚合物微结构[31]，可以改善超疏水性和脱附性能，这种对聚合物的处理技术在预防海洋生物污损方面有着巨大的应用潜力。在生活中，我们常常使用的激光打英传真和复印，在信息显示技术中我们日常使用的平板显示器、LCD等都体现了激光微加工技术的应用。激光加工微加工技术与其它应用领域结合可以使激光加工微加工技术的应


本文编号：3378324