[發(fā)明專利]基于飛秒脈沖激光沉積生長微納米結(jié)構(gòu)薄膜的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410719966.0
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN104480432A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 馮國英;楊先衡;周壽桓
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學
• 主分類號: C23C14/28
• 分類號: C23C14/28;C23C14/34;B82Y40/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 劉雙蘭

1.一種基于飛秒脈沖激光沉積生長周期性陣列微納米結(jié)構(gòu)薄膜的方法，采用傳統(tǒng)脈沖激光沉積薄膜的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)將靶材(9)和基片(12)用乙醇和去離子水超聲清洗干凈，將靶材(9)和基片(12)分別固定在激光沉積系統(tǒng)中真空腔(8)內(nèi)的靶材夾持器(10)和基片夾持器(13)上；

(2)將掩模(11)固定在基片(12)表面，使其緊密貼附于基片表面；

(3)關(guān)閉激光沉積系統(tǒng)中真空腔(8)，開啟真空泵(14)，將真空腔(8)內(nèi)的真空度抽至小于10^-4Pa，并將基片夾持器(13)加熱至400～800℃；

(4)開啟飛秒激光系統(tǒng)(1)，來自飛秒激光系統(tǒng)(1)的飛秒脈沖激光光束垂直入射后依次經(jīng)光學快門(2)、衰減器(3)、1/2波片(4)、偏振器(5)、最后經(jīng)透鏡(6)聚焦；

(5)打開真空腔(8)的入射窗(7)，經(jīng)透鏡(6)聚焦后的飛秒脈沖激光光束通過入射窗(7)入射到真空腔(8)內(nèi)，在靶材(9)表面濺射出等離子體顆粒，經(jīng)掩模(11)過濾后，在基片(12)表面沉積生長成周期性陣列結(jié)構(gòu)薄膜；

(6)待基片(12)表面沉積生長薄膜10～60分鐘后，關(guān)閉真空腔(8)的入射窗(7)，取出生長了薄膜的基片(12)對其進行后期浸泡處理，即生長成周期性陣列微納米結(jié)構(gòu)薄膜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述對生長了薄膜基片(12)進行后期浸泡處理，即將生長了薄膜的基片(12)置于裝浸泡液的容器中浸泡，浸泡時間2～3周；所述容器中的浸泡液為去離子水、或乙醇、或丙酮。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述掩模(11)應選擇穩(wěn)定耐高溫的材質(zhì)；其掩模(11)孔隙為六邊形、或圓形、或三角形、或正方形；且孔隙的間隙度為微米量級。

4.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1-3任一項所述基于飛秒脈沖激光沉積生長周期性陣列微納米薄膜方法的裝置，其特征在于包括飛秒激光系統(tǒng)(1)、光學快門(2)、衰減器(3)、1/2波片(4)、偏振器(5)、透鏡(6)、脈沖激光沉積系統(tǒng)中的真空腔(8)及其入射窗(7)、靶材(9)及靶材夾持器(10)、掩模(11)、基片(12)及基片夾持器(13)，以及真空泵(14)，裝浸泡液的容器置于真空腔(8)外；所述靶材(9)和基片(12)分別固定在靶材夾持器(10)和基片夾持器(13)上，所述掩模(11)緊密貼附于基片(12)表面，所述真空腔(8)的真空度抽至小于10^-4Pa；來自飛秒激光系統(tǒng)(1)出射的飛秒脈沖激光光束垂直入射后，飛秒脈沖激光依次經(jīng)光學快門(2)、衰減器(3)、1/2波片(4)、偏振器(5)、再經(jīng)透鏡(6)聚焦；聚焦激光光束通過激光沉積系統(tǒng)中的入射窗(7)入射到真空腔(8)內(nèi)的靶材(9)表面，濺射出等離子體顆粒經(jīng)掩模(11)過濾后，在基片(12)表面沉積生長周期性陣列結(jié)構(gòu)薄膜；沉積10-60分鐘后，取出生長了薄膜的基片(12)置于裝浸泡液的容器中進行后期浸泡處理，浸泡時間2～3周，即在基片表面生長成周期性陣列微納米結(jié)構(gòu)薄膜。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述飛秒激光系統(tǒng)(1)出射激光為4×10¹⁰W峰值功率的超短脈沖激光。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述透鏡(6)的焦距為450mm的長焦透鏡。

7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于為精確地控制飛秒激光系統(tǒng)(1)的脈沖重復數(shù)，所述光學快門(2)為毫秒量級。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述掩模(11)應選擇穩(wěn)定耐高溫的材質(zhì)，其掩模孔隙為六邊形、或圓形、或三角形、或正方形；且孔隙的間隙度為微米量級。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述真空泵(14)必須同時包括機械泵和分子泵的真空泵，其真空度能達到小于10^-4Pa量級。

10.根據(jù)權(quán)利要求4或8所述的裝置，其特征在于所述裝浸泡液的容器中的浸泡液為去離子水、或乙醇、或丙酮。