金属微纳结构的激光直写研究

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1、学号：S15020187金属微纳结构的激光直写研究硕士学位论文金属微纳结构的激光直写研究陈忠贇研究生姓名：陈忠贇学科、专业：光学工程二○一八年五月分类号：密级：可公开你UDC：编号：金属微纳结构的激光直写研究STUDYONLASERDIRECTWRITINGOFMETALMICRO-NANOSTRUCTURES学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科领域名称及代码：光学工程（080300）研究方向：光电子技术与应用申请学位级别：硕士指导教师：姜肇国（教授）/段宣明（研究员）研究生：陈忠贇论文起止时间

2、：2017.09—2018.050摘要金属微纳结构在微纳电子器件、metamaterials、MEMS、SERS重要等方面具有重要应用，因此，金属微纳结构的加工制造技术是目前研究的热点。激光光镊微纳直写技术在高分辨金属微纳结构，特别是复杂三维金属直写方面具有应用潜力。为了进一步提高目前激光光镊微纳直写技术的加工分辨率，实现三维结构的激光光镊直写，我们在合成银纳米颗粒的基础上，以飞秒激光作为光源对激光光镊直写银微纳结构的影响因素及控制机制进行了研究，并对三维结构的直写进行了初步探索。首先，在银纳米颗粒合成及表征

3、测试的基础上，利用800nm飞秒激光光镊捕获水中分散的银纳米颗粒，对激光焦点高度、激光功率、扫描速度等对银微纳结构直写的影响进行研究；通过合理选择和调控激光参数实现了最小线宽为305nm的银线的直写；并对银线的导电性能进行测试，所直写的银线电阻率为块体银的25倍左右，具备良好的导电性能。其次，通过改进实验平台，采用不同波长激光光镊直写银线，并结合理论计算对激光波长对银线直写影响进行系统的研究。在激光波长为700nm时，利用激光光镊直写获得了最小线宽为286nm的银线。最后，利用飞秒激光光镊直写加工了方形网格、

4、菱形网格、二维点阵结构，并且直写了三维矩形台结构，对该技术在二维、三维结构直写方面的加工能力进行了研究。为该技术直写二维、三维功能性结构器件奠定基础。本论文在飞秒激光光镊直写银微纳结构的控制机理，高分辨银线直写，及二维、三维结构直写方面的研究将对激光光镊直写研究具有一定的科学意义和参考价值。所实现的银微纳结构在柔性微纳电子器件，SERS，及超颖材料结构制造方面具有一定的应用前景。关键词：激光直写；光镊；飞秒激光；银微纳结构IABSTRACTMetalmicro/nanostructureshavesignif

5、icantapplicationsinmicroelectronicdevices,metamaterials,MEMS,andSERS.Therefore,theprocessingandmanufacturingtechnologyformetalmicro/nanostructuresisaresearchhotspot.Lasertrappingmicro/nanodirect-writingtechnologyhasapplicationpotentialsinfabricationofhigh-r

6、esolutionmetalmicro/nanostructures,especiallycomplexthree-dimensional(3D)metalstructures.Inthisdissertation,theinfluencingfactorsandcontrolmechanismsoflasertrappingmicro/nanodirect-writingofsilverstructureswereinvestigatedwithasourceoffemtosecondlaserforfur

7、therimprovingtheprocessingresolutionofthistechnology.Severalsilver3Dmicro/nanostructureswerealsofabricatedbyusingofthistechnologyforinvestigatingthefabricationabilityofthistechnology.Firstly,an800nmfemtosecondlaserwasusedtocapturedispersedsilvernanoparticle

8、sinwateronthebasisofthesynthesisandcharacterizationofsilvernanoparticles.Theeffectsofthelaserfocusheight,laserpower,andscanningspeedondirect-writingofsilvermicro/nanostructureswereinvestigated.Thedirec