南科大在激光超分辨率纳米制造领域取得系列进展

在激光诱导周期性纳米光栅可控制造方面，激光诱导周期性表面结构（LIPSS）能够突破光的衍射极限，获得亚波长（~λ/2）至超深亚波长（~λ/8）分辨率的纳米光栅结构，但其结构的空间长程无序性限制了其在工业界的应用。

研究人员基于对超快激光激发表面等离激元波干涉现象的研究，首次系统解释了激光诱导纳米光栅结构空间分布紊乱的成因，并提出了相应的调控策略，即利用表面等离激元波干涉所引起的自对准现象，实现了长程有序亚波长光栅结构的高效大面积制备。进一步，对超快光源进行光束整形，形成均匀一致的线光源，通过调整激光加工策略，在单次扫描中稳定实现了成千上万二维阵列单元的自发生成，达到了在晶圆级大小样品上高效制备均匀二维纳米结构的目的。上述研究工作以“Self〢ligned Laser㊣nduced Periodic Surface Structures for Large〢rea Controllable Nanopatterning”为题，发表在Laser & Photonics Reviews，以“Self-Aligned Plasmonic Lithography for Maskless Fabrication of Large-Area Long-Range Ordered 2D Nanostructures”为题，发表在Nano letters上。

图2. 基于激光诱导周期性表面结构自对准现象开发的高效二维纳米图案化技术

在线形脉冲激光跨大尺度微纳复合制造方面，跨大尺度分级金属微纳米网格结构（亚100nm至数微米尺度）是提高透明柔性电子器件的透光性、导电性和机械稳定性的一种有效途径，然而高效经济地制备上述微纳复合结构仍极具挑战性。

研究人员创造性地提出了一种单步无掩膜线形脉冲激光光刻技术，通过调制线形脉冲光源的分离烧蚀，可高效制备线宽从50 nm至数微米连续可调的金属网格线。研究人员利用该技术设计并制备了一种柔性透明电极，在保证透过率大于80%的前提下，得到了4.6 Ω/sq的薄层电阻，在经过1000次的抗弯测试后仍能保持良好的光电性能。进一步，研究人员将该技术应用于制备一种柔性多向应变传感器，利用单层薄膜实现了多向应变传感的功能，且在灵敏度和响应性方面都具有显著优势，且显示出良好的机械稳定性和循环稳定性。相关研究内容以“Laser-patterned hierarchical aligned micro-/nanowire network for highly sensitive multidimensional strain sensor”为题，发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，以“Line-shaped laser lithography for efficiently fabricating flexible transparent electrodes with hierarchical metal grids across λ/10 to microscale”为题，发表在Advanced Materials Technologies上。

图3. 线形脉冲激光光刻用于跨大尺度微纳复合制造