本文關鍵詞： 激光加工技術 銀納米布線 飛秒激光 圖案化　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：在本文中,我們主要對飛秒激光誘導銀離子還原的過程進行了相關研究。通過研究發(fā)現(xiàn),由于激光聚焦的位置處會產生多光子吸收過程,這使得前驅體溶液中的銀離子發(fā)生了氧化還原反應,從而產生了銀的納米顆粒并沉積在襯底上,因此最終可實現(xiàn)銀的納米布線過程。此外,通過對實驗中的加工功率、曝光持續(xù)時間、溶液中還原劑種類以及對前驅液硝酸銀濃度的調控,可以大大提高銀納米布線的精度。其中,當實驗中的還原劑為檸檬酸鈉,飛秒激光加工功率為0.26毫瓦,曝光持續(xù)時間為250微秒,以及前驅液硝酸銀的濃度為0.06摩爾每升的條件下,成功制備出了線寬為93nm的銀線,這一成果打破了光學衍射極限的限制,更展示了飛秒激光誘導銀布線的高分辨率。通過自制金-鉻微電極表征了銀納米線的導電性,并估算出所加工的納米銀線的電阻率只比正常狀態(tài)下銀的電阻率高一個數(shù)量級,證明了納米銀線具有較好的導電性。且通過反復實驗證明,納米銀線被氧化的表面以及銀納米團簇之間微小縫隙的存在是導致納米銀線電阻率升高的主要因素。此外,通過最大功率超聲實驗,證明了飛秒激光誘導制備的金屬銀納米線具有很好的黏附性。利用本文中經實驗驗證的最優(yōu)加工條件,我們通過飛秒激光誘導技術成功制備出了包括大象、兔子、鯊魚等在內的任意圖案化的微納銀結構,展現(xiàn)了飛秒激光誘導技術所具有的任意化,可編程性的突出優(yōu)勢。此外,我們同樣利用飛秒激光誘導技術成功制備出了一種催化反應微結構,該結構不僅為微流控系統(tǒng)中氣體動力型的潛在應用提供了新的思路,而且為日益發(fā)展的集成功能型微器件提供了新的技術參考。本文一共分為四個章節(jié):在第一章中,除了對包括飛秒激光發(fā)展歷史在內的研究背景進行了相關介紹外,同時還介紹了飛秒激光制備微結構領域內的研究進展;在第二章中,我們介紹了不同的實驗條件(加工功率,曝光持續(xù)時間,溶液中還原劑的種類,前驅液硝酸銀的濃度)對飛秒激光誘導銀納米布線的精度及形貌的影響,并從理論上分析了這些條件是如何影響布線精度的;在第三章中,我們介紹了利用飛秒激光加工技術所制備出的銀微結構的極限分辨率及各項性能指標,并制備出了相關的可行性應用器件;第四章則是對本文進行了總結及展望。
[Abstract]:In this paper, we mainly study the process of silver ion reduction induced by femtosecond laser. This led to the redox reaction of silver ions in the precursor solution, resulting in the formation of silver nanoparticles and deposition on the substrate. The precision of silver nanowire can be greatly improved by controlling the processing power, exposure duration, reducing agent type in the solution and the concentration of silver nitrate in the precursor solution. When the reducing agent in the experiment is sodium citrate, the femtosecond laser processing power is 0.26 MW, the exposure duration is 250 microseconds, and the concentration of silver nitrate in the precursor solution is 0.06 mol / L. Silver wire with a linewidth of 93 nm has been successfully prepared, which breaks the limit of optical diffraction limit. The high resolution of femtosecond laser-induced silver wiring was also demonstrated. The conductivity of silver nanowires was characterized by a self-made gold-chromium microelectrode. It is estimated that the resistivity of the nanocrystalline silver wire is only one order of magnitude higher than that of the normal silver wire, which proves that the nanocrystalline silver wire has good electrical conductivity. The existence of the oxidized surface of the silver nanowires and the existence of tiny gaps between the silver nanoclusters are the main factors leading to the increase of the resistivity of the nanocrystalline silver wires. In addition, the maximum power ultrasonic experiments are carried out. It is proved that the silver nanowires prepared by femtosecond laser have good adhesion. Using the optimal processing conditions verified by experiments in this paper we successfully prepared including elephants by femtosecond laser induced technology. Rabbit, shark, and so on, the arbitrary pattern of micro-silver structure, show the femtosecond laser induction technology with arbitrary, programmable outstanding advantages. We have also successfully prepared a catalytic reaction microstructure using femtosecond laser induction technology, which not only provides a new idea for the potential application of gas dynamic type in microfluidic system. And it provides a new technical reference for the increasingly developed integrated functional microdevices. This paper is divided into four chapters: in the first chapter. Besides introducing the research background including the history of femtosecond laser, the research progress in the field of femtosecond laser fabrication microstructures is also introduced. In the second chapter, we introduce different experimental conditions (processing power, exposure duration, and kinds of reducing agents in solution). The influence of the concentration of silver nitrate in precursor solution on the accuracy and morphology of silver nanowires induced by femtosecond laser is analyzed theoretically. In the third chapter, we introduce the limit resolution and performance index of silver microstructures prepared by femtosecond laser processing technology, and fabricate the relevant feasible application devices. Chapter 4th is the summary and prospect of this paper.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN249

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本文編號：1443203