1、分类号分类号 编编 号号 毕业论文 题题 目目 飞 秒 微 加 工 技 术 的 应 用 与 研 究 飞秒微加工技术的应用与研究飞秒微加工技术的应用与研究 摘要：摘要：本论文介绍了飞秒微加工技术在国内外的发展状况， 分析了飞秒微加工的物理机制、 方法及优势， 重点研究了飞秒微加工技术在信息存储、 微电子加工及生物医学领域的应用， 并展望了其未来的发展趋势。 关键词：关键词：飞秒激光器；飞秒微加工；微加工机制；微加工应用 Femtosecond Micromachining Technology and Its Application Abstract: In this paper the aut
2、hor introduced the present status of femtosecond micromachining and analyzed its physical mechanism, machining methods, and advantages. Especially the author studied the applications in information storage, micro-electronics manufacture, and biomedicine field. Finally the author looked forward to th
3、e future of the technology. Keywords: femtosecond laser, femtosecond micromachining, micromachining mechanism, micromachining application. 目录目录 1、引言 1 2、飞秒微加工特点 2 3、微加工的物理机制研究 4 4、飞秒微加工方法及结果分析 5 4.1 飞秒微加工方法 . 5 4.2 飞秒激光微处理的结果. 6 5、飞秒微加工应用研究 7 5.1 在信息技术领域应用 . 7 5.2 在微电子制造领域应用 . 8 5.3 在生物医学领域应用 . 9 6、
4、总结与展望 10 参考文献 11 - 1 - 飞秒微加工技术的应用与研究飞秒微加工技术的应用与研究 1、引言 我们知道激光加工是激光系统最常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大 体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。激光热加工是指利用激光束投射 到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打 标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度高能光子 引发或控制光化学反应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。激光加工 作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重 要部门，对提高
5、产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重 要的作用。我们日常生活中的时钟时间的分辨率是秒，而飞秒激光器对时间的分辨率可以 达到飞秒的程度，所以叫做飞秒激光器。 随着科技的飞速发展，飞秒激光微加工技术在国内外的研究有了很大的突破： （1）金属纳米颗粒加工：自 1993 年 Henglein A 等人首次利用激光消融法制备金属 纳米颗粒以来，许多研究小组制备出高纯度、粒度分布均匀的金属纳米颗粒。Link H 等人 进一步控制飞秒激光的能流密度和照射时间，将金属纳米棒完全融化为金属纳米点。与其 它激光脉冲相比，飞秒激光改变的金属颗粒尺寸大小和特定形状，使金属纳米颗粒特别是 贵
6、金属(Au、Hg、Pt、Pd 等)在催化、非线性光学、医用材料科学等领域具有广阔的应用前 景。 （2）金属掩模板加工：新加坡南洋科技大学 Venkatakrishnan K 等人利用飞秒激光 直写方法制作了以金属薄膜为吸收层、石英为基底的金属掩模板，并将前入射与后入射两 种方案作了比较，发现采用前入射的方法能够得到更小的特征尺寸和好的边缘质量。并且 利用飞秒激光超衍射极限加工有效地修补了金属镉掩模板的缺陷，修复的线宽达到小于 100 nm 的精度。目前构建的飞秒激光修正光掩模板工具已在 IBM 的柏林顿、佛蒙特州的掩 模制作设备中运行。这对微电子技术的发展将具有重要意义。 （3）复杂的微结构加工：耐热玻璃上的水渠道结构(图 1)，边缘质量较好。但结构 的精确性、表面和底端形态还有待改进；光敏树脂里面制作的世界上最小的人造动物模 型： 10m 长， 7m 高的公牛； ScR500 树脂内制备的约 10m 的微型金字塔和房子模型； - 2 - 光刻胶上飞秒双光子聚合(Two-Photon P01ymerization： TPP)的微型蜘蛛
