雙光子加工課件

雙光子加工課件第一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日飛秒激光微納加工第二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日雙光子聚合加工雙光子吸收采用具有超短和超強(qiáng)特性的飛秒激光作為光源具有兩方面的新穎特性:

①雙光子吸收是長(zhǎng)波吸收短波發(fā)射的過(guò)程,激發(fā)光對(duì)介質(zhì)穿透率高,可有效地減少介質(zhì)對(duì)激發(fā)光吸收等過(guò)程的耗散和破壞,并能用可見(jiàn)光或近紅外光來(lái)激勵(lì)那些原本需要遠(yuǎn)紫外光才能激發(fā)的體系②由于材料的雙光子吸收與激發(fā)光強(qiáng)的平方密切相關(guān),因而在緊密聚焦的條件下,雙光子吸收僅局限在物鏡焦點(diǎn)處空間體積約為λ3(λ為入射光波長(zhǎng))的小范圍空間內(nèi)第三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日第四頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日為何能突破衍射極限光強(qiáng)依賴性雙光子聚合明顯的閾值性聚焦后的激光強(qiáng)度在空間上呈高斯或類高斯分布第五頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日雙光子聚合加工系統(tǒng)第六頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日加工系統(tǒng)：鎖模鈦寶石飛秒振蕩器,脈寬150fs,中心波長(zhǎng)780nm,重復(fù)頻率76MHz.激光由一個(gè)數(shù)值孔徑NA=1.4的物鏡聚焦.實(shí)驗(yàn)所用的樹(shù)脂(型號(hào)為SCR500,由日本的JSR公司生產(chǎn)),該樹(shù)脂對(duì)近紅外波長(zhǎng)是透明的,允許鈦寶石激光入射到樹(shù)脂深處納米牛尺度：長(zhǎng)10μm,高7μm，最細(xì)微部分的尺寸為120nm，是目前世界上人工制作的最小動(dòng)物模型。它的大小和人體紅血球差不多雙光子聚合加工的應(yīng)用第七頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日加工原理示意第八頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日制備納米顆粒利用溶膠-凝膠方法產(chǎn)生摻金(Au)離子SiO2/TiO2玻璃薄膜,對(duì)之進(jìn)行雙光子吸收操作后形成了金納米顆粒陣列摻鈦(Ti)離子的光聚合樹(shù)脂(urethaneacrylate)進(jìn)行雙光子聚合,在聚合物結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生了TiO2納米顆第九頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日高密度存儲(chǔ)原理一摻雜spiropyran分子的聚甲基丙烯酸甲酯(PM2MA)是一種光反應(yīng)變色材料，通過(guò)雙光子吸收過(guò)程在樣品中產(chǎn)生折射率的改變，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的微結(jié)構(gòu)。光反應(yīng)變色材料的最大特點(diǎn)在于其光學(xué)可逆性，利用光學(xué)輻照，可以使反應(yīng)后的產(chǎn)物重新恢復(fù)到反應(yīng)前的狀態(tài)，所以這種材料在可擦寫(xiě)光學(xué)信息存儲(chǔ)、波導(dǎo)寫(xiě)入等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力第十頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日高密度存儲(chǔ)原理二利用雙光子吸收和共焦原理，三維光學(xué)高密信息存儲(chǔ)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在直徑120mm、厚度10mm的光盤(pán)上存儲(chǔ)200GB的數(shù)據(jù),用并行方法讀出,速度達(dá)Gbit/s共焦光學(xué)系統(tǒng)具有三維分層掃描成像能力，有效地避免鄰層的干擾，并且與CD播放機(jī)有極好的兼容性，成為重要的三維光學(xué)數(shù)據(jù)讀出方法第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日泵浦源輸出波長(zhǎng)為532nm的連續(xù)光；飛秒激光器為鈦-藍(lán)寶石飛秒激光器，在4.2W泵浦源的條件下，穩(wěn)定輸出功率為560mW，頻率為82MHz，波長(zhǎng)為796nm，飛秒激光脈寬約30fs，單脈沖能量約8nJ。796nm紅外飛秒激光經(jīng)過(guò)倍頻器(BBO)后波長(zhǎng)變?yōu)?98nm的紫外光，倍頻器的輸出功率為100mW。國(guó)內(nèi)的應(yīng)用研究第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日聚焦離子束（FIB）加工原理FIB技術(shù)是利用靜電透鏡將離子束聚焦成極小尺寸的顯微加工技術(shù)，聚焦離子束（FIB）在電場(chǎng)作用下可被加速或減速，以任何能量與靶材發(fā)生作用，并且在固體中有很好的直進(jìn)性；離子具有元素性質(zhì)，因此FIB與物質(zhì)相互作用時(shí)能產(chǎn)生許多可被利用的效應(yīng)。所以，F(xiàn)IB被廣泛應(yīng)用在離子束曝光、注入、刻蝕、沉積、鍍膜、拋光、鉆孔和研磨等領(lǐng)域第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日液態(tài)金屬離子源是利用液態(tài)金屬在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生場(chǎng)致離子發(fā)射所形成的離子源。液態(tài)金屬離子源的基本結(jié)構(gòu)如圖’所示。目前商用FIB系統(tǒng)的粒子束是從液態(tài)金屬鎵中引出，由于鎵元素具有低熔點(diǎn)、低蒸汽壓以及良好的抗氧化力，因而液態(tài)金屬離子源中的金屬材料多為鎵液態(tài)金屬離子源結(jié)構(gòu)示意圖第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日FIB修改過(guò)的集成電路FIB 的應(yīng)用集成電路芯片的修改運(yùn)用FIB的濺射與沉積功能，可以將某一處的連線斷開(kāi)，或?qū)⒛程幵瓉?lái)不相接的部分連接起來(lái)第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日光學(xué)掩模缺陷修補(bǔ)前后比較FIB 的應(yīng)用光刻掩模板缺陷的修復(fù)兩大類掩模缺陷：遮光缺陷與透光缺陷第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日FIB 的應(yīng)用制作透射電鏡樣品無(wú)論透射電鏡（TEM）還是掃描透射電鏡（STEM）都需要制作非常薄的樣品，以便電子能夠穿透樣品，形成電子衍射圖像。傳統(tǒng)的制作TEM樣品的方法是機(jī)械切片研磨，用這種方法只能制作大面積樣品。采用FIB則可以對(duì)樣品的某一局部“切片”觀察第二十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日FIB 的應(yīng)用多用途微切割工具FIB像一把尖端只有數(shù)十nm的手