上海光機(jī)所在透明導(dǎo)電薄膜的飛秒激光圖案化加工研究方面取得進(jìn)展

近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室在透明導(dǎo)電氧化物（Transparent Conductive Oxides，TCO）薄膜的飛秒激光圖案化加工研究方面取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)飛秒激光能量密度的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜表面形貌的有效調(diào)控，揭示了飛秒激光圖案化加工過(guò)程中薄膜表面形貌的激光能量密度依賴規(guī)律及形成機(jī)制，并提出了一種簡(jiǎn)便而準(zhǔn)確的確定飛秒激光工藝參數(shù)的單脈沖激光測(cè)量方法。相關(guān)成果發(fā)表在《光學(xué)快訊》（Optics Express）上。 mBc;^8I?23  
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TCO薄膜由于其低成本、可見(jiàn)光波段優(yōu)異的光電性能及近紅外區(qū)域非常大的光學(xué)非線性，廣泛應(yīng)用于光學(xué)顯示、太陽(yáng)能電池及非線性光電子器件等領(lǐng)域。根據(jù)不同的應(yīng)用和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要制造圖案化的TCO薄膜。飛秒激光加工是一種重要的材料圖案化制造方法，是解決非周期性、特殊設(shè)計(jì)圖案結(jié)構(gòu)的優(yōu)選方案。然而，如何控制激光工藝參數(shù)，獲得高對(duì)比度的圖案邊界是TCO薄膜飛秒激光加工的難點(diǎn)。 [w~teX0!  
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研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了典型TCO薄膜在飛秒激光單脈沖輻照下，其表面圖案隨激光能量密度的演變規(guī)律及形成機(jī)制。研究結(jié)果表明，在飛秒激光輻照下，薄膜表面出現(xiàn)了幾種不同類(lèi)型的微/納米結(jié)構(gòu)且呈現(xiàn)激光能量密度的高度依賴性。這種能量密度依賴性歸因于薄膜的表面非晶化、散裂燒蝕、應(yīng)力輔助分層、沸騰蒸發(fā)和相爆炸等幾種不同的去除機(jī)制。通過(guò)對(duì)薄膜中熱電子和晶格溫度隨時(shí)間的演化仿真，證明了飛秒激光圖案化加工TCO薄膜本質(zhì)上是材料中自由電子和束縛電子受激加熱將能量傳遞給晶格的過(guò)程。因此，控制電子的加熱就控制了激光加工后薄膜的狀態(tài)，以此為基礎(chǔ)，提出了一種簡(jiǎn)便而準(zhǔn)確的控制飛秒激光加工形態(tài)的激光工藝參數(shù)確定方法。這項(xiàng)工作為飛秒激光誘導(dǎo)寬禁帶半導(dǎo)體的加工和改性機(jī)制提供了全面解析，并且對(duì)超短激光的半導(dǎo)體光子器件圖案化制造具有實(shí)際指導(dǎo)意義。 %-]j;'6}cX  
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