高斯分布激光散焦距离对激光转印Cu薄膜形貌影响及机理分析-论文.pdf

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1、第4O卷第5期中国激光Vo1．40，No．52013年5月CHINESEJOURNALOFLASERSMay．2013高斯分布激光散焦距离对激光转印Cu薄膜形貌影响及机理分析刘威窦广彬。王春青田艳红叶交托／哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150001、＼。英国帝国理工大学电子与电气工程系，伦敦sw72BT／摘要激光诱发前向转印(uFT)技术作为微加工的一种手段，具有制备微小结构的能力，目前已经成为微细加工领域的研究热点。通过改变高斯分布的激光聚焦位置，进行了Cu薄膜在石英玻璃表面的

2、转印实验，并对转印沉积薄膜进行了光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能量弥散x射线(EDX)等分析，探讨了激光散焦距离与沉积薄膜的尺寸、形貌以及厚度均匀性的关系，并在此基础上研究了转印薄膜形貌发生变化的机理。研究结果表明，随着激光光斑离焦距离的增大，转印图形的尺寸先增大后变小，直至消失。转印Cu薄膜的形态从环形或火山形，转变为圆形，并且圆形薄膜的边缘存在大量微小的Cu颗粒。薄膜的转印形式也由开始的液态转印向固态转印演变。关键词薄膜；形貌及界面；激光诱发前向转印；微结构制造中图分类号TG456．9文献标识

3、码Adoi：10．3788／CJL2ol340．0507001EffeetofDef0CUSDistanceonMorphologyofGaussianDistributedLaserInducedForwardTransferCUFilmandMechanismAnalysisLiuWeiDouGuangbin，。WangChunqingTianYanhongYeJiaotuofStateKeyLaboratoryofWeldingandJoining，HarbinInstituteofTechnolo

4、gy，]lHarbin，Heilongjiang150001，ChinalIDepartmentofElectricalandElectronicEngineering，ImperialCollegeLondon，LondonSW72BT，UnitedKingdomJAbstractAsamethodofmicrofabrication，laserinducedforwardtransfer(LIFT)canbeusedtomakemicrostructures．Presently，ithasbecome

5、apopularissueonmicr0fabricationprocess．Inthisstudy，aCuthinfilmistransferredfromonequartzsubstratetoanotherquartzsubstratebyregulatingthedefocusdistanceofGaussiandistributedlaserbeam．ThetransferredCuthinfilmisprocessedbyopticalmicroscope，scanningelectronmi

6、croscope(SEM)，andenergydispersiveX—ray(EDX)analyzing．Relationshipbetweendefocusdistanceofthelaserbeamandsize，morphologyanduniformityoftransferredCufilmisdiscussed．Moreover，mechanismofthemorphologytransitionisanalyzedbasedontheresults．Theresultsindicatetha

7、twiththeincreaseofdefocusdistance，thesizeoftransferredCupatternsincreasefirstly，thendecrease，anddisappearatlast．MorphologyofthetransferredCupatternstransformsfromcrater—shapetoplanewithmanytinyCuparticlesattheedgeofthepatterns．Inaddition，thetransferformof

8、thethinfilmchangesfromliquidtransfertosolidtransfer．Keywordsthinfilms；morphologyandinterface；laserinducedforwardtransfer；microstructura1fabrication0CIScodes160．3900；310．6845：310．18601引言诱导作用实现微量物质转移的技术，最先由美国学激光被广泛地应用