清華大學(xué)科研人員綜述了超快激光微納制造技術(shù)：材料加工、表面/界面控制和器件制造的研究。相關(guān)綜述以“A review of ultrafast laser micro/nano fabrication: Material processing, surface/interface controlling, and devices fabrication”為題發(fā)表在《Nano Research》上。

超快激光加工技術(shù)以其可控的加工精度、多樣化的加工能力和廣泛的材料適應(yīng)性，在微納制造以及納米技術(shù)、生物技術(shù)、能源科學(xué)和光子學(xué)等其他領(lǐng)域提供了廣泛的應(yīng)用機(jī)會(huì)。超快激光的加工能力和應(yīng)用仍有待進(jìn)一步探索。在材料加工領(lǐng)域，控制納米材料的原子尺度結(jié)構(gòu)具有挑戰(zhàn)性。在超快激光表面/界面加工中存在著復(fù)雜的效應(yīng)，因此很難根據(jù)需要對(duì)表面/界面的納米結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行調(diào)制。在超快激光制造微功能器件的過(guò)程中，加工能力亟待提高。在此，科研人員回顧了超快激光微納制造在材料加工、表面/界面控制和微功能器件制造等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。介紹了這些領(lǐng)域中幾種有用的超快激光加工方法和應(yīng)用。超快激光加工技術(shù)具有多種加工效果和能力，已在從科學(xué)到工業(yè)的多個(gè)領(lǐng)域顯示出應(yīng)用價(jià)值。

圖1超快激光微納加工綜述結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2超快激光誘導(dǎo)金屬納米材料的重塑。

圖3金屬納米材料的超快激光誘導(dǎo)燒蝕。

圖4光響應(yīng)多功能結(jié)構(gòu)的超快激光等離子體納米加工。

圖5飛秒激光照射下表面位錯(cuò)層的形成。

圖6彩色打印用激光誘導(dǎo)咖啡環(huán)結(jié)構(gòu)。

圖7超快激光誘導(dǎo)的強(qiáng)金屬-載體相互作用。

圖8超快激光在染料溶液中誘導(dǎo)氣泡增強(qiáng)熒光。

圖9近場(chǎng)增強(qiáng)超快激光加工方法制備的光學(xué)超表面。

圖10用多光束超快激光器制作光子晶體和亞波長(zhǎng)光柵。

圖11超快激光貝塞爾光束加工制備納米間隙石墨烯超級(jí)電容器。

圖12超快激光從碳化點(diǎn)誘導(dǎo)碳化。

圖13基于超快激光的MoCl5輔助碳化法制備混合超級(jí)電容器。

本文綜述了超快激光微納加工技術(shù)在材料加工、表面/界面控制和功能器件制造等方面的研究進(jìn)展。這些研究結(jié)果展示了超快激光廣泛的材料處理能力，從改變納米材料的內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)到操縱材料表面/界面的特性。通過(guò)調(diào)節(jié)超快激光加工的能量沉積，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)納米材料的不同加工效果，包括重塑、燒蝕和互連。超快激光提供了一種有效的方法來(lái)控制材料表面/界面的性能，從而實(shí)現(xiàn)表面結(jié)構(gòu)、沖擊強(qiáng)化和強(qiáng)金屬-載體相互作用的構(gòu)建。此外，該技術(shù)還可以生產(chǎn)微功能器件，包括光子晶體器件、光學(xué)元件和電子器件。這些進(jìn)展顯示了超快激光加工在科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域的潛力。超快激光加工技術(shù)仍在快速發(fā)展，未來(lái)將在微納制造中發(fā)揮更重要的作用，并給多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域帶來(lái)變革。

論文鏈接：

https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-024-6644-zA review of ultrafast laser micro/nano fabrication: Material processing, surface/interface controlling, and devices fabrication