飞秒激光双光束干涉高效率地制备硅表面超亲水结构

• 作者: 李艳丽 贾鑫 曹凯强 张枫茁 陈龙 贾天卿
• 来源期刊: 光子学报
• 关键词: 飞秒激光 双光束干涉 硅 微米-纳米复合结构 超亲水
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: “硬脆材料超快激光精密加工”专题|Special Issue for Ultrafast Laser Precision Machining of Hard and Brittle Materials
• 页码范围: 100-107
• 页数: 8页
• 分类号: TN244
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/gzxb20215006.0650111

摘要

利用飞秒激光双光束干涉技术,结合柱透镜线扫描技术,在30 s内制备了面积为10 mm×10 mm的微米-纳米复合结构,极大地提升了激光加工效率.飞秒激光刻蚀后的硅表面包含双光束干涉引起的长周期微米结构,以及飞秒激光诱导的纳米周期结构.微米-纳米复合结构极大地提升了表面粗糙度,在毛细效应的作用下,硅在空气中显示出超亲水性,接触角从40°降为0°.测量烧蚀前后硅表面的X射线光电子能谱,发现激光加工后硅表面的Si-OH和H2O分子的含量分别增加22.3％和13.6％,这进一步增强了硅表面的亲水性.随着激光照射功率的增加以及扫描速度的下降,硅表面接触角逐步下降.本文研究为高效制备大面积超亲水结构提供了新方法,在热传导、生物芯片等领域具有潜在的应用价值.