Laser-induced front side etching of fused silica with XeF excimer laser using thin metal layers
Laser-induced front side etching of fused silica with XeF excimer laser using thin metal layers
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使用 XeF 准分子激光器使用薄金属层对熔融石英进行激光诱导正面蚀刻
DOI：
10.1016/j.apsusc.2011.10.145
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发表时间：
2012
影响因子：
6.7
通讯作者：
K. Zimmer
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
P. Lorenz;M. Ehrhardt;A. Wehrmann;K. Zimmer
激光诱导正面蚀刻（LIFE）是一种使用薄吸收层激光蚀刻透明材料的方法，例如，用于精密工程甚至光学应用。用纳秒级XeF准分子激光辐射在熔融石英中蚀刻沟槽时，采用不同层厚（5- 100 nm）的铝、铬、钼、银以及钛作为吸收剂。样品表面在高达10 J/cm 2的激光能量密度和1至10个脉冲的激光脉冲数下进行处理。随着激光能量密度的增加，刻蚀深度呈线性增长，薄膜厚度对刻蚀深度的影响更为复杂，且主要受金属薄膜光学性质的影响。讨论了激光能量密度、脉冲数、吸收体材料和吸收层厚度对刻蚀过程、刻蚀深度和表面改性的影响。给出了一个简单的模型，该模型允许讨论依赖于激光能量密度和金属膜厚度的蚀刻深度。测量结果与热模型的计算结果吻合较好。LIFE方法允许熔融石英的纳米精度蚀刻，蚀刻深度高达150 nm。
Laser-induced front side etching (LIFE) is a method for laser etching of transparent materials using thin absorber layers, e.g., for precision engineering or even optical applications. Aluminium, chromium, molybdenum, silver as well as titanium with various layer thicknesses (5–100nm) were applied as absorber for etching trenches in fused silica with nanosecond XeF excimer laser radiation. The sample surfaces were processed at laser fluences up to 10J/cm2and laser pulse numbers from 1 to 10 pulses. A linear growth of the etching depth at rising laser fluence was found. The film thickness dependency is more complex and mostly influenced by the optical properties of the thin metal films. The influence of the laser fluence, the number of pulses, the absorber material as well as the absorber layer thickness on the etching process, the etching depth, and the surface modification were presented and discussed. A simple model is given that allows the discussion of the etching depth in dependency on the laser fluence and the metal film thickness. The measurements represented a good agreement with the calculated results by a thermal model. The LIFE method allows nm-precision etching of fused silica with etching depths up to 150nm.
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