半导体材料微纳多尺度功能表面激光造型方法技术

半导体材料微纳多尺度功能表面激光造型方法，涉及微纳米材料制备和激光微加工技术领域，本发明专利技术的目的是以半导体材料为基体、通过多尺度表面微造型及微结构表面处理的系统性工艺设计，提供用于微结构表面超疏水功能化的飞秒激光制备方法与装备，以实现具有微米、亚微米、纳米等多尺度复合微结构的半导体材料表面的可选性、可控性制备。本发明专利技术解决了传统的超疏水功能微结构表面制备方法中成本高、效率低、操作困难等技术难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微纳米材料制备和激光微加工
，特指通过设计不同工艺方案、采用飞 秒激光微加工技术在半导体材料表面进行微纳多尺度微结构加工、并经相应后处理使材料表面 获得亲水或疏水等性能的方法，可适用于硅、二氧化钛、氮化镓等多种半导体材料。
技术介绍
半导体在科学技术、工农业生产和生活中有着广泛的应用。其中，用硅制造的半导体器件 耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件，因此硅已成为应用最多的一种增导体材 料，目前的集成电路大多数是用硅材料制造的；二氧化钛在常温下是完全绝缘体，但如果经光 照射或进行加热后，会转变为半导体，因而是一种具有光催化功能的光半导体材料，是目前国 际上治理室内环境污染的最理想材料；氮化镓基半导体材料作为第三代半导体材料的代表，其 内、外量子效率高，具备高发光效率、高热导率、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度 等特性，是新兴半导体光电产业的核心材料和基础器件。开发基于表面微造型的功能微器件和微结构是国际上刚刚兴起的研究热点。具有跨尺度微 结构表面的硅基、二氧化钛基、氮化镓基等半导体材料将会在自身优异性能的基础上结合微纳 米复合结构带来的表面自洁性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
半导体材料微纳多尺度功能表面激光造型方法，其特征是采取以下步骤：（１）前期准备：包括半导体材料样品及相关器材的准备，微造型所用光路的搭建，样品环境的准备及样品的放置；（２）激光微造型：调节激光的能量及脉冲次数，通过激光单尺度、双尺度或多尺度微造型制备具有不同微结构形貌的半导体材料表面；（３）表面处理：根据需要，采用不同的表面处理方法对制备的微结构表面进行亲水、疏水或超疏水处理；所述样品环境包括空气、真空充背景气体或水介质，空气环境是指将样品直接放在空气中进行表面微造型，真空充背景气体环境是指将样品装夹在真空靶室中的样品台上抽真空至一定真空度后充入背景气体Ｎ↓［２］、Ａｒ、Ｈｅ再进行表面微造型，...

【技术特征摘要】
1.半导体材料微纳多尺度功能表面激光造型方法，其特征是采取以下步骤(1)前期准备包括半导体材料样品及相关器材的准备，微造型所用光路的搭建，样品环境的准备及样品的放置；(2)激光微造型调节激光的能量及脉冲次数，通过激光单尺度、双尺度或多尺度微造型制备具有不同微结构形貌的半导体材料表面；(3)表面处理根据需要，采用不同的表面处理方法对制备的微结构表面进行亲水、疏水或超疏水处理；所述样品环境包括空气、真空充背景气体或水介质，空气环境是指将样品直接放在空气中进行表面微造型，真空充背景气体环境是指将样品装夹在真空靶室中的样品台上抽真空至一定真空度后充入背景气体N2、Ar、He再进行表面微造型，水介质环境是指将样品固定在装有水的石英盒中后将石英盒装夹于真空靶室中的样品台上并抽真空后进行表面微造型；其中所述的激光单尺度微造型通过一步法实现，实现方法有两种一种是采用800nm的飞秒激光，将样品置于空气或真空充背景气体的环境下进行表面微造型，通过调节激光能量、激光作用脉冲次数、光斑直径、扫描速度以及真空度、背景气体压力在样品表面获得尺度在微米级的锥状突起微结构；另一种是采用400nm的飞秒激光，将样品置于水介质的环境中进行表面微造型，通过调节激...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明，李保家，蔡兰，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]