高斯分布激光前向转印Cu薄膜形貌及机理-论文.pdf

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1、第4O卷第3期中国激光Vo1．40，No．32013年3月CHINESEJOURNALOFLASERSMarch，2013高斯分布激光前向转印Cu薄膜形貌及机理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技术，作为一种微加工手段，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。通过改变高斯分布激光脉冲功率密度，进行了Cu薄膜在石英玻璃表面的转印实验，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x射线光电子能谱(XPS)表

2、面氧化状态分析，探讨了激光脉冲功率密度与沉积薄膜的尺寸、特殊形貌以及薄膜厚度均匀性的关系，并在此基础上研究了激光转印Cu薄膜的机理。结果表明，当激光平均脉冲功率密度达到1×10W／cm。时，Cu薄膜的转印才可以发生。随着激光脉冲功率密度的增加，转印Cu薄膜尺寸增加，并由薄膜转变为圆环形，最终尺寸达到一定值。激光转印薄膜表层10am以下，基本上没有氧化发生。薄膜附着在基板上，连接紧密，并未观察到明显的扩散迹象。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0484．4文献标识码Adoi：10．3788／CJL2Ol340．0307002Morphologyand

3、MechanismofGaussianDistributedLaserInducedForwardTransferCuFJimLiuWeiDouGuangbin，。WangChunqingTianYanhongYeJiaotuoStateKeyLaboratoryofWeldingandJoining，HarbinInstituteofTechnology，Harbin，Heilongjiang150001，ChinaDepartmentofElectricalandElectronicEngineering，ImperialCollegeLondon，LondonSW72B

4、T，UnitedKingdomAbstractAsamethodofmicrofabrication。1aserinducedforwardtransfer(LIFT)technologycanbeusedtomakemicrOstructures．Presently，thefabricationprocesshasbecomeapopularissueinthefieldofmicro—machining．ACuthinfilmistransferredfromonequartzsubstratetoanotherquartzsubstratebyregulatingthe

5、pulsepowerdensityofGaussiandistributedlaserbeam．ThetransferredCuthinfilmischaracterizedbyopticalmicroscopy，scanningelectronmicroscopy(SEM)，andX—rayphotoelectronmicroscopy(XPS)analysis．Therelationshipbetweenpulsepowerdensityoflaserbeamandsize，specialmorphologyanduniformityoftransferredCufilm

6、iSdiscussed，andtheoxidationconditionofthetransferredCufilmisalsostudied．Moreover，themechanismofthetransferredprocessisanalyzedbasedontheresults．ItiSfoundthattheCufilmtransferprocesscanberealizedwhentheaveragepulsepowerdensityoflaserbeamreaches1×10W／cm．Withtheincreaseofpulsepowerdensityoflas

7、erbeam．thesizeoftransferredCufilmisalsoenlarged，andreachesacertainvalueatlastwiththemorphologytransformingfromplanetocrater-shape．AlmostnooxidationphenomenonisobservedontheCuwhentransferredCufilmissputteredoff10nminthickness．Thetransferredfilmadhereswel1