The invention discloses a method for integrating three-dimensional conductive metal Micro-Nanostructures in transparent materials. Firstly, three-dimensional micro-channels are fabricated in transparent materials by femtosecond laser micro-machining technology, and then the electroless plating solution is continuously transmitted through the micro-channels for surface modification and metal deposition through a peristaltic pump. The transparent material is integrated with three dimensional conductive metal micro nano structure. The integrated three-dimensional conductive metal micro-nano structure has the characteristics of arbitrary spatial shape, adjustable size, high conductivity and high melting point, and has great application prospect in high-tech fields such as micro-electronic devices, optoelectronic devices, micro-nano motor systems, etc.
【技术实现步骤摘要】
透明材料内部集成三维导电金属微纳结构的方法
本专利技术涉及三维金属结构制造和飞秒激光微加工,特别是一种利用飞秒激光微加工和流动化学镀结合在透明材料内集成三维导电金属微纳结构的方法。本专利技术适用于在各种透明材料如玻璃、晶体和透明聚合物等内部集成三维导电金属微纳结构。
技术介绍
三维金属微纳结构集成了金属和三维微纳结构的特性,目前已在微电子学,光电子学,生物医学等领域展示很大的应用潜力。基于上述特性,人们探索在芯片上集成三维金属微纳结构增强芯片的功能性和主动调控能力,以实现芯片上特定区域和位置上高效快速的电子学控制,电磁学操控及激励,特征光谱增强等。与二维金属微纳结构相比,片上集成三维金属微纳结构在三维空间上可提供更强,更均匀的局域性电磁场控制和更灵敏的目标信号探测。譬如片上集成三维金属微线圈可被用于高精度测量和探测微区的磁场,高通量电磁操控生物芯片目标样品,以及高灵敏度微核磁共振谱测试等。但是要实现片上高效快速复杂集成任意形状三维金属微纳结构,对于当前的微纳制备技术是个很大的挑战。多层光刻技术与电镀技术结合可以制备出三维金属微纳结构,但是存在步骤繁杂,空间几何构型设计灵活度不高的缺憾。因此,寻求一种灵活,可设计的片上集成三维金属微纳结构的三维微纳制备技术具有很大的需求。飞秒激光由于其超高的峰值功率和超短的脉冲宽度,对透明材料如玻璃,晶体和聚合物等具有独特的三维加工能力。利用飞秒激光可在透明材料内部实现三维任意形状的微结构制造。特别是对于玻璃材料而言,利用飞秒激光辐照以及后续湿化学腐蚀可实现三维空心微通道结构的灵活制造。人们尝试用对制造的三维空心微通道结构通 ...
【技术保护点】
1.一种透明材料内部集成三维导电金属微纳结构的方法,其特征在于,该方法包括下列步骤:步骤1:飞秒激光辐照将透明材料样品固定在一台三维可计算机编程位移平台上,通过显微物镜将飞秒激光聚焦在所述的透明材料样品上,按计算机编程驱动位移平台运动同时启动飞秒激光辐照过程,在所述的透明材料样品中直写出所需要的三维微通道图案;步骤2:化学腐蚀将飞秒激光辐照后的透明材料样品放入化学腐蚀溶液中,对所述的三维微通道图案进行化学腐蚀,进而在透明材料样品内部获得具有三维几何构型的微通道结构;步骤3:连续流动化学镀采用蠕动泵先将化学镀敏化活化液以1‑100 ml/min的流速连续输送通过上述微通道结构对通道内表面进行敏化活化,然后再将化学镀液以1‑100 ml/min的流速连续输送通过上述微通道内部以实现金属微纳薄膜的快速沉积,进而实现在透明材料内部集成三维导电金属微纳结构。
【技术特征摘要】
1.一种透明材料内部集成三维导电金属微纳结构的方法,其特征在于,该方法包括下列步骤:步骤1:飞秒激光辐照将透明材料样品固定在一台三维可计算机编程位移平台上,通过显微物镜将飞秒激光聚焦在所述的透明材料样品上,按计算机编程驱动位移平台运动同时启动飞秒激光辐照过程,在所述的透明材料样品中直写出所需要的三维微通道图案;步骤2:化学腐蚀将飞秒激光辐照后的透明材料样品放入化学腐蚀溶液中,对所述的三维微通道图案进行化学腐蚀,进而在透明材料样品内部获得具有三维几何构型的微通道结构;步骤3:连续流动化学镀采用蠕动泵先将化学镀敏化活化液以1-100ml/min的流速连续输送通过上述微通道结构对通道内表面进行敏化活化,然后再将化学镀液以1-100ml/min的流速连续输送通过上述微通道内部以实现金属微纳薄膜的快速沉积,进而实现在透明材料内部集成三维导电金属微纳结构。2.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员:程亚,徐剑,敬承斌,钟熠,李晓龙,
申请(专利权)人:华东师范大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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