Laser-induced fabrication of randomly distributed nanostructures in fused silica surfaces
Laser-induced fabrication of randomly distributed nanostructures in fused silica surfaces
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熔融石英表面随机分布纳米结构的激光诱导制造
DOI：
10.1007/s00339-013-7669-4
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发表时间：
--
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
K. Zimmer
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
P. Lorenz;F. Frost;M. Ehrhardt;K. Zimmer
电介质的纳米结构是激光成像技术面临的一大挑战。本研究提出了一种用于制造随机分布纳米结构的新型激光结构方法，即原位预结构金属层激光诱导正面蚀刻（IPSM-LIFE）。脉冲激光照射在低于烧蚀阈值的介质基底上沉积的金属薄膜，通过自组装过程形成随机分布的金属结构。由于金属结构对激光能量的吸收和局部能量向介质表面的转移，导致介质表面发生局部烧蚀和熔化过程，进而以较高或相等的激光影响对这些金属结构进行脉冲激光照射，在介质表面形成复杂的图案。采用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）研究了激光脉冲（Δtp=25 ns,λ=248 nm）对熔融二氧化硅表面10 nm铬层照射后薄膜和电介质衬底上的图案形成。在电介质上观察到不同的特征，横向尺寸小到几十纳米，如同心圆图案，甜甜圈状结构和条形图案。
The nanostructuring of dielectrics is a big challenge for laser patterning methods. In this study a novel laser structuring method for the fabrication of randomly distributed nanostructures, called laser-induced front side etching using in situ pre-structured metal layers (IPSM-LIFE), is presented. The pulsed laser irradiation of a thin metal film deposited onto a dielectric substrate with fluences below the ablation threshold results in the formation of randomly distributed metal structures by self-assembly processes. Further pulsed laser irradiation of these metal structures with higher or equal laser fluences causes the formation of complex patterns at the surface of the dielectric due to localized ablation and melting processes of the dielectric surface induced by the absorption of the laser energy by the metal structures and the local energy transfer into the dielectric surface.The pattern formation observed in the film and the dielectrics substrate after irradiation of 10 nm chromium layers on fused silica, with laser pulses (Δtp=25 ns,λ=248 nm), was studied by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Different features with a lateral size down to a few tens of nanometers, like concentric ring patterns, donut-like structures, and bar patterns were observed at the dielectric.
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