A femtosecond laser regulates the geometric morphology of GemSbnTek crystalline nanostructures, which belongs to the field of femtosecond laser applications. On the basis of the multipulse femtosecond laser pulse induced the dewetting effect of amorphous GemSbnTek film material, the multi-dimensional crystal nanostructure was prepared. By controlling the polarization state of the incident femtosecond laser pulse, the geometric shape of the multi-dimensional nanostructure was controlled. When the linear polarization femtosecond laser pulse is irradiated, the crystalline nanostructures are anisotropic spinning geometry, and the long axis is perpendicular to the polarization direction of the incident laser line. When the circular polarization femtosecond laser pulse is irradiated, the crystalline nanostructures are in the same homosexual sphere geometry. This method is simple and effective. By adjusting the polarization state of the laser, the geometric shape of the nanostructure can be accurately controlled and the optical response of the dielectric nanostructure is controlled. This method is of great application prospect in the control of large area and low loss photon applications.
【技术实现步骤摘要】
一种飞秒激光调控GemSbnTek晶态纳米结构几何形态方法
本专利技术涉及飞秒激光应用领域,尤其涉及一种控制飞秒激光多脉冲诱导无定形GemSbnTek薄膜制备晶态纳米结构几何形态调控的方法。
技术介绍
超材料一经发现就引起了广泛的人们广泛的关注,通常认为超材料为经人工复合所制备出的具有自然界所不具有的物理特性复合结构。目前,超材料多由小于光学波长的结构以重复的方式排列在材料表面,这种结构可以为金属、电介质等材料。近年来,基于贵金属表面等离子体共振特性的超材料替代物引起了学术界的广泛关注,以克服贵金属结构在光学频率所表现出的自由载流子的吸收损耗。基于电场和磁场米式共振的透明电介质纳米结构为贵金属超材料表面提供了一种有效的低损耗可替代结构。作为一种典型的超快相变材料,GemSbnTek以其良好的热稳定性、高转转换速率及高重写周期特性被广泛的应用于光盘存储及不易挥发性电子存储领域。在不同温度条件下,GST能够在无定形态和晶态之间相互转换,并呈现出较高的光学、电学等特性差异,可广泛应用于光子学、光电子学、热辐射源和生物光学器件中,具有巨大的应用及开发潜力。迄今为止,涌现出诸多纳米结构的制造方法,用于制备功能纳米结构表面,包括电子束刻蚀、干法深刻蚀、激光直写、多光束干涉及复制模塑技术等。大量研究表明超材料表面纳米结构的形状、大小、方向、排列以及周围介质环境直接决定着超材料表面对电磁波的操纵及响应能力。因而,对基底表面电介质纳米结构的制备及形态调控成为当前超材料表面领域的重点及难点。目前加工方法通常存在加工效率低、成本高、工序复杂等缺点,而在众多的加工方法中,飞秒激光 ...
【技术保护点】
1.一种飞秒激光调控GemSbnTek晶态纳米结构几何形态方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,样本制备:在基底表面镀20~70nm厚的无定形GemSbnTek薄膜;步骤二,激光能量调节:利用半波片‑偏振片组合及中性密度衰减片调节激光能量使之大于淀积薄膜样本的烧蚀阈值,且激光能量能够连续调节,作为优选,脉冲能量调节为多脉冲烧蚀阈值的1.2~2.5倍;步骤三,将被加工样本固定在六维平移台上,通过成像CCD观测,调整光路,确保激光入射方向与所加工样本表面垂直;步骤四,在线偏振态多脉冲飞秒激光作用下调节不同的线偏振方向,或者对激光偏振态进行调控呈圆偏振态;在线偏振飞秒激光作用条件下,激光作用区域表面结构沿着高斯形激光分布,自边缘向中心呈现出表面波纹结构‑周期性排列纳米结构‑单纳米颗粒复合结构,其中表面波纹结构及周期性排列纳米结构排列方向垂直于线偏振激光方向,且周期性排列纳米结构呈长轴垂直于激光偏振方向的各向异性椭球几何形态,中心单纳米颗粒呈现长轴垂直于激光偏振方向的各向异性纺锤形几何形态;在圆偏振态多脉冲飞秒激光作用下,激光作用区域表面结构沿高斯形激光分布,自边缘向中心呈现均匀排列纳米结构 ...
【技术特征摘要】
1.一种飞秒激光调控GemSbnTek晶态纳米结构几何形态方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,样本制备:在基底表面镀20~70nm厚的无定形GemSbnTek薄膜;步骤二,激光能量调节:利用半波片-偏振片组合及中性密度衰减片调节激光能量使之大于淀积薄膜样本的烧蚀阈值,且激光能量能够连续调节,作为优选,脉冲能量调节为多脉冲烧蚀阈值的1.2~2.5倍;步骤三,将被加工样本固定在六维平移台上,通过成像CCD观测,调整光路,确保激光入射方向与所加工样本表面垂直;步骤四,在线偏振态多脉冲飞秒激光作用下调节不同的线偏振方向,或者对激光偏振态进行调控呈圆偏振态;在线偏振飞秒激光作用条件下,激光作用区域表面结构沿着高斯形激光分布,自边缘向中心呈现出表面波纹结构-周期性排列纳米结构-单纳米颗粒复合结构,其中表面波纹结构及周期性排列纳米结构排列方向垂直于线偏振激光方向,且周期性排列纳米结构呈长轴垂直于激光偏振方向的各向异性椭球几何形态,中心单纳米颗粒呈现长轴垂直于激光偏振方向的各向异性纺锤形几何形态;在圆偏振态多脉冲飞秒激光作用下,激光作用区域表面结构沿高斯形激光分布,自边缘向中心呈现均匀排列纳米结构-单纳米颗粒复合结构,其中均匀排列的纳米结构呈现各向同性的球形结构,中心单纳米颗粒亦呈现各向同性的球形几何形态。2.根据权利要求1所述的一种飞秒激光调控GemSbnTek晶态纳米结构几何形态方法,其特征在于:步骤四中,所述激光偏振态的调控方法包括以下步骤:(1)在光路中加入半波片,调节半波片光轴与初始激光偏振方向夹角得到沿不同方向的线偏振飞秒激光脉冲;(2)...
【专利技术属性】
技术研发人员:韩伟娜,刘富荣,袁艳萍,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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