【摘要】：近二十年以來,飛秒激光直寫加工技術(shù)在聚合物中的應(yīng)用受到了科研工作者廣泛的關(guān)注。相較于車削加工等傳統(tǒng)制作工藝,該技術(shù)無論在加工精度還是加工復(fù)雜度上都有著巨大的優(yōu)勢。其加工精度已經(jīng)遠超光學(xué)衍射極限,并且可以在聚合物材料中制作出任意的三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)。這是由聚合物的雙光子吸收特性決定的,然而對于硬質(zhì)材料(例如藍寶石,硅等),飛秒激光直寫技術(shù)卻很難進行三維結(jié)構(gòu)的加工。本文中提出了一種新的方法,利用離子束刻蝕(IBE)結(jié)合飛秒激光加工技術(shù),完成在硬質(zhì)材料中三維結(jié)構(gòu)的加工轉(zhuǎn)寫。這種方法的核心思想是利用飛秒激光加工技術(shù)在聚合物中高超的加工工藝,結(jié)合離子束刻蝕對加工材料幾乎無局限的特性,從而將聚合物三維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)寫到硬質(zhì)材料中。理論上是可以實現(xiàn)的。為了驗證該方法的可行性,試驗中使用紫外光刻的方法在聚合物材料中制作出掩模圖案,離子束刻蝕之后完成了圖案往硬質(zhì)材料內(nèi)的轉(zhuǎn)寫。在實驗上證明了其可行性。隨后系統(tǒng)詳細的探究了離子束刻蝕的參數(shù)影響,包括離子能量、束流密度等,并解決了一系列的實驗問題,包括光刻膠碳化、表面粗糙和陡直度等問題。之后根據(jù)實驗結(jié)果,設(shè)計并用飛秒激光器加工出三維掩模結(jié)構(gòu),結(jié)合最優(yōu)參數(shù)進行離子束刻蝕。試驗最終均在在硅和藍寶石中轉(zhuǎn)寫出預(yù)先設(shè)計好的三維結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)寫后的結(jié)構(gòu)輪廓維持良好,形貌光滑清晰,達到了預(yù)期效果。該轉(zhuǎn)寫方法為材料的加工修飾提供了一種新的手段,無論在理論上還是實驗上都有效且可行。希望本文中提出的轉(zhuǎn)寫方法能夠為更多的科研工作者提供新的靈感,并改進和完善這一方法,同時由此產(chǎn)生更多的研究成果。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN249

【參考文獻】

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本文編號：2759544