《基於摻雜的共振吸收飛秒雷射高效率選擇性微納加工》是依託北京理工大學，由曹強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於摻雜的共振吸收飛秒雷射高效率選擇性微納加工
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：曹強
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
飛秒雷射因靈活、無污染、無接觸、非線性吸收等特點成為理想的微/納製造工具之一，但存在跨尺度加工時質量和效率難以兼顧的瓶頸問題。目前人們通過調節飛秒雷射的空間及時間能量分布，調控雷射光子與材料電子的瞬時局部作用，有效的提高了飛秒雷射加工質量與效率，但仍然不能滿足需求。事實上，除了作為加工工具的雷射光場，加工對象- - 材料本身的物性，如透明材料的禁頻寬度、晶體的晶格缺陷、聚合物分子的化學鍵等，也能極大影響光子的吸收及材料的相變，從而影響加工質量與效率。本項目提出基於摻雜產生共振吸收的雷射加工新方法，這也是首次從材料物性改變的角度來改善雷射與物質相互作用，通過在玻璃、晶體、陶瓷、聚合物等材料中摻雜稀土元素或高分子等摻雜物，產生對光子的共振吸收效果，實現高效率選擇性微/納加工。通過系統研究基於摻雜的共振加工方法，揭示摻雜改善飛秒雷射加工效率的物理機制和影響規律，以期數十倍至數百倍地提高加工效率。
結題摘要
本項目提出基於摻雜產生共振吸收的雷射加工新方法，這是從材料物性改變的角度來改善雷射與物質相互作用，通過在玻璃、晶體、聚合物等材料中摻雜稀土元素或金屬離子等摻雜物，產生對光子的共振吸收效果，實現摻雜共振吸收效率相比於無摻雜情形提高1.6-4.9倍。通過系統研究基於摻雜的共振加工方法，揭示摻雜改善飛秒雷射加工效率的物理機制和影響規律。該成果可套用於核心積體電路晶片和LED晶片封裝工藝，提高積體電路電荷層間遷移速度以及最佳化晶片散熱性能，最佳化LED晶片電流密度分布的均勻性，實現超大電流密度晶片。研究過程中，還發現當飛秒雷射能量控制在合適範圍內，可實現非熱修補納米尺度缺陷，該成果有望套用於薄膜生長過程，實現高質量金剛石、GaN等下一代半導體材料製備。
