[實用新型]一種脆性材料表面納米孔陣列的加工裝置

有效

• 申請號: 202020510033.1
• 申請日: 2020-04-09
• 公開（公告）號: CN212217453U
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 溫秋玲;王華祿;張鵬程;徐西鵬;陸靜;姜峰;黃輝
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

本實用新型提供了一種脆性材料表面納米孔陣列的加工裝置，脆性材料基底的上表面鍍有金屬薄膜，所述金屬薄膜的上面鋪設單層致密排布的微球，所述脆性材料基底置于一工作臺上；激光器、擴束鏡、光束整型器沿水平方向依次設置，掃描振鏡、聚光透鏡集工作臺沿豎直方向從上至下依次設置；激光器產生的激光依次通過擴束鏡、光束整型器后經由反射鏡反射到達掃描振鏡以及聚焦透鏡，再輻照到鋪設有微球的鍍有金屬薄膜的脆性材料基底的上表面；計算機連接所述激光器集掃描振鏡，所述計算機控制激光器產生的激光束的脈沖能量和重復頻率。應用本技術方案在脆性材料基底表面鋪設單層致密排布的微球可以實現大面積納米孔陣列的加工。

技術領域

本實用新型涉及激光加工技術領域，具體是指一種脆性材料表面納米孔陣列的加工裝置。

背景技術

納米孔陣列因為其卓越的物理化學特性、光電學特性、表面效應、量子限制效應和熱穩定性等特殊物理特性，使其在太陽能電池、發光器件、電化學儲能、納米光子學和傳感器等領域具有廣泛的應用。聚焦離子束刻蝕和電子束刻蝕可以在脆性材料表面制備出納米孔陣列，然而高成本及復雜的制備工藝限制了其廣泛應用。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種脆性材料表面納米孔陣列的加工裝置，在脆性材料基底表面鋪設單層致密排布的微球可以實現大面積納米孔陣列的加工。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種脆性材料表面納米孔陣列的加工裝置，脆性材料基底的上表面鍍有金屬薄膜，所述金屬薄膜的上面鋪設單層致密排布的微球，所述脆性材料基底置于一工作臺上；

激光器、擴束鏡、光束整型器沿水平方向依次設置，掃描振鏡、聚光透鏡集工作臺沿豎直方向從上至下依次設置；

激光器產生的激光依次通過擴束鏡、光束整型器后經由反射鏡反射到達掃描振鏡以及聚焦透鏡，再輻照到鋪設有微球的鍍有金屬薄膜的脆性材料基底的上表面；計算機連接所述激光器集掃描振鏡，所述計算機控制激光器產生的激光束的脈沖能量和重復頻率。

在一較佳的實施例中，所述的光束整型器的將能量呈高斯分布的激光束轉換成能量均勻分布的激光束。

在一較佳的實施例中，所述計算機控制掃描振鏡的運動，以控制作用在脆性材料基底上的激光束在xy平面內移動軌跡和掃描速度。

在一較佳的實施例中，所述脆性材料基底為非金屬材料，具體為玻璃、藍寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、氮化鎵、金剛石、陶瓷和激光晶體材料的其中之一。

在一較佳的實施例中，所述金屬薄膜的材料為金、銀、銅、鋁、鉑、鈦其中之一或其合金，且所述金屬薄膜的厚度介于10納米至200納米之間。

在一較佳的實施例中，所述金屬薄膜是由一層同種金屬材料或一層金屬合金材料或多層不同金屬材料組成。

相較于現有技術，本實用新型的技術方案具備以下有益效果：

本實用新型提供了一種脆性材料表面納米孔陣列的加工裝置，代替了在脆性材料上表面鋪設微球直接制備納米孔陣列的方法。利用微球將激光束聚焦到納米尺度并直接在脆性材料表面制備納米孔陣列，該方法加工出的納米孔周圍存在大量的燒蝕濺射物，而且納米孔的幾何形狀精度較差。本實用新型通過在脆性材料基底表面鍍上金屬薄膜，并在金屬薄膜上表面鋪設單層致密排布的微球，不僅可以減少納米孔周圍的濺射物，而且能夠改善燒蝕納米孔的幾何形狀精度。

附圖說明

圖1為本實用新型優選實施例中脆性材料表面納米孔陣列的加工裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型優選實施例中采用皮秒激光在(a)未鍍金薄膜的硅基底和(b)鍍了10nm厚金薄膜的硅基底表面制備的納米孔陣列的掃描電子顯微鏡圖像。相應的激光加工參數為：激光中心波長1064nm，脈沖寬度12ps，激光能量密度1.58J/cm2，掃描速度6000mm/s；