10日，記者從中科院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所獲悉，來自該所等單位的研究人員，開發(fā)了一種新型飛秒激光等離子激元光刻技術(shù)(FPL)。利用該技術(shù)，研究人員在百納米厚的硅基氧化石墨烯薄膜表面實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量微納周期結(jié)構(gòu)的快速制備。相關(guān)成果發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》上。

石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，二維材料逐漸進(jìn)入人們視野，成為材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。自組裝、電子束刻蝕和極紫外光刻等技術(shù)可以在石墨烯上制備微納結(jié)構(gòu)，進(jìn)而調(diào)控其帶隙、吸收、載流子遷移率等性能。但這些技術(shù)存在著耗時(shí)長(zhǎng)、成本高、缺乏通用性等問題。因此，如何降低成本，高效制備微納結(jié)構(gòu)石墨烯，是目前需要解決的重要問題。

飛秒激光加工技術(shù)憑借著超高峰值功率和超短脈沖持續(xù)時(shí)間的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于多種材料的超精細(xì)微納加工領(lǐng)域。然而，以激光直寫為例，雖然其精度很高，但在超精細(xì)微納制備上，效率仍有待提高。同時(shí)保證加工精度和加工效率是該技術(shù)需要解決的主要問題之一。“如何利用靈活簡(jiǎn)便的加工手段解決加工精度和加工效率問題是拓展飛秒激光實(shí)用化的關(guān)鍵所在。”中科院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研究員楊建軍說。

研究首次證明了FPL技術(shù)在二維薄膜材料上能夠?qū)崿F(xiàn)大面積高質(zhì)量亞微米周期結(jié)構(gòu)的快速制備。得益于飛秒激光的非線性光學(xué)特點(diǎn)，F(xiàn)PL技術(shù)加工過程不易受材料表面缺陷、雜質(zhì)等因素的影響，加工基底也不易受到材料種類的限制。加工材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的機(jī)械性能，可以利用傳統(tǒng)的濕轉(zhuǎn)移法進(jìn)行完整轉(zhuǎn)移。這為相關(guān)材料周期性微納結(jié)構(gòu)的靈活制備奠定了基礎(chǔ)。(記者陸成寬)