研究目的
分析激光和蚀刻参数，以通过由激光辐照和选择性蚀刻组成的两步法，在晶体蓝宝石体中制造开放且连续的微通道以及此类微通道的堆叠结构。
研究成果
该研究表明，基于飞秒脉冲激光辐照与氢氟酸选择性蚀刻的双步加工技术，能够实现对蓝宝石通道横截面形状的控制。具有中空、连续且恒定横截面的结构可用于微流体应用。
研究不足
该研究的局限性在于蓝宝石的特性使得加工具有挑战性，尤其是在激光诱导非晶化阶段。晶体与非晶态蓝宝石之间存在的裂纹及折射率不匹配可能会影响中空微通道的形成。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用两步法，先通过激光辐照使晶体蓝宝石非晶化，再利用氢氟酸选择性蚀刻去除非晶材料。
2：样本选择与数据来源：
使用厚度为430微米、晶向为(0001)的圆形蓝宝石晶圆。将样品切割为矩形条以便操作。
3：实验设备与材料清单：
KMLabs Y-Fi飞秒激光源、用于脉冲选择的电光调制器、光束衰减器、聚焦用显微镜物镜、样品移动用直线平台及氢氟酸蚀刻液。
4：实验流程与操作步骤：
将激光束聚焦于蓝宝石内部，样品以恒定速度移动并接受激光脉冲辐照。辐照后样品经氢氟酸蚀刻并用扫描电镜分析。
5：数据分析方法：
通过抛光截面的扫描电镜图像对激光辐照和蚀刻后的结构形貌进行定量与定性分析。
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Microscope objective
11,101,666
Leica Microsystems
Used to focus the laser beam to a spot of about 0.9 μm diameter inside the bulk of sapphire.
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Linear stage
ATS100
Aerotech
Moves the microscope objective in the z-direction for positioning the focal spot relative to the sample surface.
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XY-stages
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Used to move the sample in the xy-plane during laser irradiation.
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Emits a linearly polarized laser beam at a central wavelength of 1030 nm for laser irradiation experiments.
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Beam attenuator
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Used to set the pulse energy of the laser pulses.
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Keyence VHX 5000 microscope
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Used for optical and polarized microscopy inspection of the samples after irradiation.
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