飞秒激光刻蚀在体块二氧化硅中形成硅

由受控飞秒激光束辐照诱导的非线性吸收现象可用于在基板体块内定制材料性质。该技术最成功的应用之一是可以制造在单一基板中集成光学、机械或流体处理功能的三维微器件。在此背景下，非晶 SiO2 是被研究最广泛的材料。此处我们表明，短（50-fs）飞秒脉冲诱导 SiO2 基板中 Si 与 O 离子的分离，导致微晶的形成，我们将其鉴定为纯 Si 晶相。有趣的是，该多晶型相变在无激光诱导受限微爆炸且数值孔径适中的情况下发生。这些发现不仅揭示了与材料转变及其后续性质相关的关键机制，而且为开发嵌入纯二氧化硅相中的三维富硅结构铺平了道路，最终带来制造三维微器件的新型颠覆性方法。例如，可以设想一种二氧化硅宿主基板，其中任意三维硅基组件通过飞秒激光直接写入，而非通过来自不同基板的组件组装或使用多步工艺实现。