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廣州萬(wàn)霆通用設(shè)備有限公司
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閱讀：227發(fā)布時(shí)間：2016-5-21
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文整理:廣州萬(wàn)霆激光通用設(shè)備有限公司
在微觀納米電子設(shè)備包括光伏、顯示器、傳感器或者大型有機(jī)電子器件的開發(fā)和制造過(guò)程中，超快激光器（皮秒和飛秒）被廣泛用于薄膜構(gòu)圖。超快激光器的主要優(yōu)點(diǎn)是其有限的熱效應(yīng)和快速能量消散，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)超薄膜的構(gòu)圖。
即將到來(lái)的納米材料時(shí)代也將帶來(lái)超快、微型化設(shè)備。但是處理這些新型納米材料，至單原子層，具有*的技術(shù)困難。下面就介紹了超快激光器圖案化用于二維碳晶格即石墨烯的原子級(jí)應(yīng)用。
石墨烯與激光輻照
在過(guò)去十年，石墨烯已經(jīng)引起了巨大的轟動(dòng)。由于其*的性質(zhì)，使其廣泛被用于各種應(yīng)用，包括光子、光電、傳感器、化學(xué)反應(yīng)以及能源存儲(chǔ)等。已經(jīng)針對(duì)石墨烯技術(shù)開發(fā)了不同的處理工藝，但主要都是基于硅的微電子常規(guī)處理方法。
激光加工剛剛開始被用于石墨烯設(shè)備的開發(fā)，但是已經(jīng)顯示出了其巨大的潛力。激光束可用于不同類型石墨烯的處理，包括激光輔助石墨烯生長(zhǎng)（LIG，碳化硅和聚酰亞胺）、不同襯底圖案消融、甚至是化學(xué)改性（氧化和功能化；如下圖）。這些過(guò)程可用于不同光電、光子以及納米機(jī)電系統(tǒng)（NEMS）設(shè)備的直接整合。
超快激光器可以通過(guò)單一步驟的激光直寫取代多步驟光刻；這樣一來(lái)，可以避免通過(guò)濕法工藝在表面形成的任何雜質(zhì)。
石墨烯圖案消融
在厚度上只有一個(gè)或者少數(shù)幾個(gè)原子單層時(shí)，石墨烯在較寬的電磁頻譜窗口的光吸收性也相對(duì)較高。對(duì)單層懸浮石墨烯來(lái)講，可見光的這種數(shù)值可以到2.3%。此外，襯底上的石墨烯可以根據(jù)襯底的性質(zhì)和界面提供高達(dá)10倍的光吸收性。在使用具有非常高的光子密度的超快激光器時(shí)，可以進(jìn)一步提高光吸收性。這樣一來(lái)就能提供更準(zhǔn)確的石墨烯消融（如下圖）。
電子應(yīng)用往往需要石墨烯放置在硅襯底熱生長(zhǎng)氧化硅上。在這種情況下，石墨烯的吸收特性能夠?qū)崿F(xiàn)硅或氧化硅無(wú)損石墨烯消融（如下圖）。
由于石墨烯的原子級(jí)厚度，可以通過(guò)單次消融法減少處理時(shí)間。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)1μm或者更小尺寸設(shè)備，此外還能通過(guò)激光誘導(dǎo)多光子加工法實(shí)現(xiàn)次波長(zhǎng)分辨率。
石墨烯的光化學(xué)處理
材料表面的光化學(xué)處理*，利用光輻照（通常是紫外光），通過(guò)內(nèi)部相變或者與周圍環(huán)境（氣體、蒸汽和液體等）的化學(xué)反應(yīng)來(lái)改變材料的性能。激光加工過(guò)程應(yīng)用zui廣的光化學(xué)處理法是通過(guò)激光輻照多光子聚合的增材制造工藝。這為聚合物和復(fù)合材料的3D化學(xué)加工提供了一個(gè)*的流程。這種方法同樣適用于碳基石墨烯，可以通過(guò)強(qiáng)烈的紫外光氧化進(jìn)行化學(xué)加工。
石墨烯的其他新特性正在進(jìn)行研究，可以通過(guò)利用激光加工在新的微電子平臺(tái)對(duì)石墨烯整合提供可擴(kuò)展的、快速、可重復(fù)的無(wú)雜質(zhì)技術(shù)。
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