[实用新型]基于飞秒脉冲激光沉积生长微纳米结构薄膜的方法及装置

权利要求书

1.一种基于飞秒脉冲激光沉积生长周期性阵列微纳米结构薄膜的方法，采用传统脉冲激光沉积薄膜的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将靶材(9)和基片(12)用乙醇和去离子水超声清洗干净，将靶材(9)和基片(12)分别固定在激光沉积系统中真空腔(8)内的靶材夹持器(10)和基片夹持器(13)上；

(2)将掩模(11)固定在基片(12)表面，使其紧密贴附于基片表面；

(3)关闭激光沉积系统中真空腔(8)，开启真空泵(14)，将真空腔(8)内的真空度抽至小于10^-4Pa，并将基片夹持器(13)加热至400～800℃；

(4)开启飞秒激光系统(1)，来自飞秒激光系统(1)的飞秒脉冲激光光束垂直入射后依次经光学快门(2)、衰减器(3)、1/2波片(4)、偏振器(5)、最后经透镜(6)聚焦；

(5)打开真空腔(8)的入射窗(7)，经透镜(6)聚焦后的飞秒脉冲激光光束通过入射窗(7)入射到真空腔(8)内，在靶材(9)表面溅射出等离子体颗粒，经掩模(11)过滤后，在基片(12)表面沉积生长成周期性阵列结构薄膜；

(6)待基片(12)表面沉积生长薄膜10～60分钟后，关闭真空腔(8)的入射窗(7)，取出生长了薄膜的基片(12)对其进行后期浸泡处理，即生长成周期性阵列微纳米结构薄膜。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述对生长了薄膜基片(12)进行后期浸泡处理，即将生长了薄膜的基片(12)置于装浸泡液的容器中浸泡，浸泡时间2～3周；所述容器中的浸泡液为去离子水、或乙醇、或丙酮。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述掩模(11)应选择稳定耐高温的材质；其掩模(11)孔隙为六边形、或圆形、或三角形、或正方形；且孔隙的间隙度为微米量级。

4.一种实现权利要求1-3任一项所述基于飞秒脉冲激光沉积生长周期性阵列微纳米薄膜方法的装置，其特征在于包括飞秒激光系统(1)、光学快门(2)、衰减器(3)、1/2波片(4)、偏振器(5)、透镜(6)、脉冲激光沉积系统中的真空腔(8)及其入射窗(7)、靶材(9)及靶材夹持器(10)、掩模(11)、基片(12)及基片夹持器(13)，以及真空泵(14)，装浸泡液的容器置于真空腔(8)外；所述靶材(9)和基片(12)分别固定在靶材夹持器(10)和基片夹持器(13)上，所述掩模(11)紧密贴附于基片(12)表面，所述真空腔(8)的真空度抽至小于10^-4Pa；来自飞秒激光系统(1)出射的飞秒脉冲激光光束垂直入射后，飞秒脉冲激光依次经光学快门(2)、衰减器(3)、1/2波片(4)、偏振器(5)、再经透镜(6)聚焦；聚焦激光光束通过激光沉积系统中的入射窗(7)入射到真空腔(8)内的靶材(9)表面，溅射出等离子体颗粒经掩模(11)过滤后，在基片(12)表面沉积生长周期性阵列结构薄膜；沉积10-60分钟后，取出生长了薄膜的基片(12)置于装浸泡液的容器中进行后期浸泡处理，浸泡时间2～3周，即在基片表面生长成周期性阵列微纳米结构薄膜。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述飞秒激光系统(1)出射激光为4×10¹⁰W峰值功率的超短脉冲激光。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述透镜(6)的焦距为450mm的长焦透镜。

7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于为精确地控制飞秒激光系统(1)的脉冲重复数，所述光学快门(2)为毫秒量级。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述掩模(11)应选择稳定耐高温的材质，其掩模孔隙为六边形、或圆形、或三角形、或正方形；且孔隙的间隙度为微米量级。

9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述真空泵(14)必须同时包括机械泵和分子泵的真空泵，其真空度能达到小于10^-4Pa量级。

10.根据权利要求4或8所述的装置，其特征在于所述装浸泡液的容器中的浸泡液为去离子水、或乙醇、或丙酮。