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中国开发新型飞秒激光等离子激元光刻技术可加工石墨烯

中华新闻社 2020-05-12 08:34

科技日报北京5月10日电（记者陆成宽）10日，记者从中科院长春光学精密机械与物理研究所获悉，来自该所等单位的研究人员，开发了一种新型飞秒激光等离子激元光刻技术（FPL）。利用该技术，研究人员在百纳米厚的硅基氧化石墨烯薄膜表面实现了高质量微纳周期结构的快速制备。相关成果发表在《光：科学与应用》上。

石墨烯被发现以来，二维材料逐渐进入人们视野，成为材料领域的研究热点。自组装、电子束刻蚀和极紫外光刻等技术可以在石墨烯上制备微纳结构，进而调控其带隙、吸收、载流子迁移率等性能。但这些技术存在着耗时长、成本高、缺乏通用性等问题。因此，如何降低成本，高效制备微纳结构石墨烯，是目前需要解决的重要问题。

飞秒激光加工技术凭借着超高峰值功率和超短脉冲持续时间的独特优势，被广泛应用于多种材料的超精细微纳加工领域。然而，以激光直写为例，虽然其精度很高，但在超精细微纳制备上，效率仍有待提高。同时保证加工精度和加工效率是该技术需要解决的主要问题之一。“如何利用灵活简便的加工手段解决加工精度和加工效率问题是拓展飞秒激光实用化的关键所在。”中科院长春光学精密机械与物理研究所研究员杨建军说。

研究首次证明了FPL技术在二维薄膜材料上能够实现大面积高质量亚微米周期结构的快速制备。得益于飞秒激光的非线性光学特点，FPL技术加工过程不易受材料表面缺陷、杂质等因素的影响，加工基底也不易受到材料种类的限制。加工材料表现出了优异的机械性能，可以利用传统的湿转移法进行完整转移。这为相关材料周期性微纳结构的灵活制备奠定了基础。

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