三维加工工艺

FIB三维金属结构的大面积制备

微加工实验室最近发展了一种制备三维自支撑微纳米功能结构阵列的方法，即通过离子束辐照使平面内的悬空微纳米薄膜图形形变，从而与衬底形成一定夹角，获得多种复杂三维立体微纳结构。这一工艺过程包括在清洗过的光滑衬底上沉积过渡层，在过渡层上生长纳米薄膜，通过过渡层溶解使薄膜从光滑衬底上剥离，并将其转移到具有凹槽或孔洞的支撑衬底上；然后通过聚焦离子束刻蚀在平面薄膜上加工所需图形，之后通过聚焦离子束辐照诱导微纳图形形变，形成与衬底成不同倾角的三维自支撑微纳米结构。这一基于平面薄膜上微纳米结构的直写制备与离子束辐照诱导的三维形变相结合，制备自支撑三维微纳米功能结构体的方法具有工艺灵活、效率高、可控性好和可大面积制备等特点；所制备的图形的结构、形貌、尺寸与周期可自由设计，材料种类多并具有新奇功能与物性。

激光直写复杂三维金属结构的制备

三维结构在量子器件、等离激元光学器件以及生物物理等研究领域有着潜在的应用，应此也有多种方法用于构建这类结构，如通过硅衬底的各向异性湿法腐蚀，获得倒金字塔结构；然后相继通过金属沉积，环氧树脂填充以及剥离工艺获得环氧树脂金字塔结构金属表面。又如，为克服对称结构表面等离激元传播到顶端产生的相消干涉，通过聚焦离子束刻蚀形成顶端开口或尖端的复合三维光学聚焦结构。最近，微加工实验室与光学实验室L01合作，发展了基于飞秒激光三维加工的多种三维结构的直写方法，包括加工掺金刚石颗粒的空气桥结构。还设计加工了一种对称破缺中空光栅结构，能彻底消除等离激元在表面传播存在的相消干涉，获得对入射光偏振方向不敏感的三维等离激元聚焦，可克服实际应用中光的偏振与光路需要严格对准的要求。此外，还构建了多种支架结构与螺旋片状结构，可用于超轻机械与光学特性研究。