利用超短脉冲对金属薄膜进行选择性激光烧蚀

在许多微加工工艺中，如光电器件的三维图形化和集成电路的局部修复，都需要选择性薄膜去除。现有的各种湿法或干法刻蚀方法可用，但激光加工是一种绿色制造工具，因为它可以通过烧蚀去除薄膜而无需使用有毒化学品。然而，激光烧蚀会对邻近图形和下方衬底造成热损伤，阻碍了其高精度和高完整性的广泛应用。在此，利用亚皮秒时长的超短激光脉冲，我们展示了一种超快激光烧蚀机制，该机制可选择性去除金属薄膜且对衬底损伤最小。这种超快激光烧蚀通过插入一个提供高电子-声子耦合以在皮秒时间尺度触发汽化的过渡金属中间层来实现。这种受限的热传递形式使得金属薄膜层被剥离的同时阻断了向衬底的热传导。我们利用材料中电子与声子之间热传递的双温模型对选择性薄膜去除的超快方案进行了分析验证。此外，利用 0.2 ps 激光脉冲对各种应用的金属薄膜进行微图形化制作，进行了实验验证。