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超快激光对石墨烯花色处理的应用_博发娱乐登录网址

发布时间:2020-12-07    来源:博发娱乐登录网址66498

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超高速激光(皮秒或飞秒)越来越广泛地用于微电子设备及纳米电子设备开发和生产用薄膜图案加工,用于光伏、显示器、传感器、大型有机电子产品等。超高速激光的主要优点包括热效应限制、缓慢的能量、简单的超薄多层薄膜结构的花纹和颜色处理。随着纳米材料时代的到来,确保了对超高速、高效率、小型化设备的新加工可能性。

但是,将这种新型纳米材料加工到厚度较低的单原子层在技术上具有挑战性。本文介绍了超高速激光对原子级二维碳晶格,即石墨烯在开展花纹处理中的应用。石墨烯和激光辐射在过去10多年里是包括光伏、光伏、光伏、传感器、化学反应、储能等在内的多种领域,性能独特,备受关注。

业界接连开发了以硅微电子等传统手段为基础的石墨烯技术。激光加工刚开始作为石墨烯设备的研发,但已经显示出很大的潜力。

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激光束可用于对石墨烯进行多种处置,激光辅助石墨烯生长(源自LIG、碳化硅和聚酰亚胺),在其他基板上进行花型融合,甚至化学修饰(水解和功能化,图1),并用作其他光电、光子、纳米机械系统(NEMS)。图1:不同条件下不同的激光脉冲能量是石墨烯的局部切除或水解示意图。

超高速激光可以代替多级光刻工艺,使用一级直接写入激光工艺。这是一个非常重要和非常有用的过程,可防止湿加工导致石墨烯表面形成杂质。石墨烯的图案融化的厚度与一个或几个原子单层一样薄,但石墨烯的光吸收率在长电磁波顺序窗口范围内比较高。对于单层浮动石墨烯,红外线的准确测量值为2.3%。

另外,根据器材特性和结合面的不同,特定器材中石墨烯的吸收率可能会低10倍。用于光子密度高的超高速激光时,吸收率可能会更高。图2:大型石墨烯图案的激光消融示例这为石墨烯的准确高效的激光融合确保了可能性(图2)。

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电子应用一般需要将石墨烯放在硅基上的热场硅氧化物上。在这种结构下,石墨烯的高效吸收性能保证了石墨烯必须在不损害硅或硅氧化物(图3)的情况下激光溶解。图3:可见的皮秒激光脉冲中硅氧化物/硅(SiO2/Si)上的结构化石墨烯(300纳米)的工艺图。因为石墨烯的厚度是原子级的,所以可以用在单个发型的融合方法上,以延长整个加工时间。

可以获得1米以下的特征尺寸,还可以使用激光诱导多光子加工方法配置子波长分辨率。众所周知,石墨烯的光化学性是在材料表面进行光化学加工,在光(通常是UV)电磁辐射中,由于内部振幅的移动或与周围环境(气体、蒸汽、液体等)的反应,材料性质不变。激光加工中最罕见的光化学特性的应用是用激光辐射开展多光子单体增材生产工艺。

为聚合物和复合材料的三维化学加工提供了独特的加工工具。通过一定程度的强UV水解,化学修饰的碳基石墨烯也是如此。

不管是电子特性还是光学特性,石墨烯都是独特的材料。石墨烯测试了非线性光学效果,如多光子吸收性、等离子体生成(等离子体在导电材料中电子流体的集体唤醒)、Q-power等。通过探索这种非线性光学效应,今后将使用高强度红外改变石墨烯的化学和光学特性。

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图4显示了在氧气/水气氛条件下,515纳米超高速激光对石墨烯展开局部水解的典型反应。结果是,需要使用现有的光学扫描仪,在每秒超过几米的加工速度下,高速加工亚微米分辨率的权利结构(无痕迹)。具有极值电源和导电亲和性差异、光可操作性获得、润湿性等表面特性。这个结果非常简单,可以慢慢开发用作生物、安全或通信领域的各种设备或设备。

图4:石墨烯水解条纹的电子显微照片。与石墨烯的多种技术特性相比,打破了今天用作电子、微机械系统(MEMS)和微机械系统(MOEMS)的传统固态材料。这些新特点需要更多的考古,为了激光加工,需要获得更大、更慢、再现性更高、纯度更好的技术,使石墨烯成为新的微电子平台。

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