[发明专利]二氧化钒微结构图案及激光直写制备方法

权利要求书

1.一种二氧化钒微结构图案的激光直写制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1.1)预先通过反应磁控溅射在衬底上沉积非晶氧化钒薄膜；

(1.2)将制备好的非晶氧化钒薄膜转移至激光加工平台，然后通过激光器在非晶氧化钒薄膜表面进行直写加工，激光直写照射的区域因光热效应，在局部产生大于400℃的高温环境，完成退火过程，最终产物为二氧化钒微结构图案。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化钒微结构图案的激光直写制备方法，其特征在于：所述衬底选自玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、或硅衬底。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化钒微结构图案的激光直写制备方法，其特征在于：步骤(1.1)中，以纯度为99.99％的金属V靶为溅射源，采用反应磁控溅射方法在20-200℃的基片温度区间沉积非晶氧化钒薄膜，氧化钒薄膜中V的原子百分比为30％-70％，其余为氧元素。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化钒微结构图案的激光直写制备方法，其特征在于：步骤(1.2)中，所述激光器为功率大于100mW、光斑面积小于50μm²、光斑能量密度大于2mW/μm²的连续激光器，输出激光波长小于2μm。

5.根据权利要求1所述的一种二氧化钒微结构图案的激光直写制备方法，其特征在于：所述激光加工平台配置有显微成像系统和位移平台，显微成像系统对加工区域实现实时的1000倍放大监控，位移平台用于进行移速大于1μm/s的连续移动。

6.根据权利要求1所述的一种二氧化钒微结构图案的激光直写制备方法，其特征在于：所述激光加工平台对激光加工区域进行气体填充，填充气体选自空气、纯氮气以及氩气其中一种。

7.根据权利要求1所述的一种二氧化钒微结构图案的激光直写制备方法，其特征在于：步骤(1.1)具体包括以下步骤：

①将衬底置于3.0×10^-2Pa-1.0×10^-3Pa的真空环境下；

②在5Pa-20Pa的纯Ar工作气压下，以0.3A的溅射电流，对纯V金属靶进行预溅射10-20分钟，去除表面氧化层；

③接着，采用氧/氩流量比为1:20-1:90的气氛，0.8Pa-3.0Pa的工作气压，在步骤①所述衬底上沉积非晶氧化钒薄膜，溅射时基片温度为20℃-200℃，沉积厚度为200-400nm，非晶氧化钒薄膜中的钒/氧原子比为1:0.5-1:2.3。

8.根据权利要求1或5所述的二氧化钒微结构图案的激光直写制备方法，其特征在于：将制备的非晶氧化钒薄膜转移至激光加工平台中，设置激光器功率和光斑面积，使用激光器在预定的气氛中对非晶氧化钒进行直写照射，利用位移平台加工退火二氧化钒微结构图案。

9.一种二氧化钒微结构图案，其特征在于通过权利要求1至8任意一项所述方法制备，图案线宽小于8μm。