研究目的
本研究的目的是展示采用脉冲能量密度约为100 mJ/cm2的皮秒激光脉冲(该能量远低于薄金膜的烧蚀阈值)实现超薄金微盘的可控转移,这些微盘能保持金属薄膜原始的形状和厚度(最薄可达5纳米)。
研究成果
LIBT技术已成功应用于转移超薄金膜(厚度低至5纳米)并保持其外形尺寸,且仅需使用较低的激光能量密度。采用高反射率基底(如硅)有助于在低激光能量密度下实现转移,使该工艺适用于柔性基底上超薄材料的应用场景。
研究不足
该研究聚焦于超薄金膜和聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底,其普适性仅限于其他材料和基底。该工艺需要对激光能量密度和基底特性进行精确控制。
1:实验设计与方法选择
本研究采用激光诱导反向转移(LIBT)技术,通过皮秒脉冲和低激光能量密度将超薄金膜转移至聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上。
2:样品选择与数据来源
以电子束蒸镀法制备的硅基和玻璃基超薄金膜(厚度分别为60、10和5纳米)作为供体材料,PDMS薄膜作为受体基底。
3:实验设备与材料清单
使用波长532纳米、脉宽8皮秒的二极管泵浦固体激光器(DPSS),配备30毫米平凸透镜用于聚焦,以及控制聚焦距离的位移平台。材料包括金膜、PDMS、硅片和玻璃盖玻片。
4:实验流程与操作步骤
单激光脉冲聚焦于金膜/PDMS界面,供体/受体夹持装置安装于位移平台以调控聚焦距离。LIBT过程通过激光脉冲穿透受体基底并聚焦于金膜/基底界面实现。
5:数据分析方法
采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)进行结构表征,使用定制Matlab脚本分析纳米颗粒密度。
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Translation stage
M-511
Physik Instrumente
Controlling the focusing distance in the x-y-z direction
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DPSS laser source
Compiler 532
Passat Ltd
Laser source for LIBT experiments
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Plano-convex lens
30 mm
Focusing laser pulses at the Au/PDMS interface
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Polydimethylosiloxane
Sylgard 184
Sigma Aldrich
Receiver substrate for LIBT experiments
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