南方科技大学超快激光微纳制造实验室徐少林AMT：基于飞秒矢量光束并行加工的纳米线高效可控制备

摘要：南方科技大学超快激光微纳制造实验室徐少林教授课题组利用低数值孔径物镜（NA = 0.1）聚焦整形矢量光束，在远场实现了线宽157 nm（λ/3）的金属纳米线制备，达到衍射极限的1/20。该纳米加工工艺能够进一步兼容多焦点光束整形技术，实现了多焦点高效并行加工超衍射极限金属纳米线阵列。

关键词：Advanced Materials Technologies，金属纳米线，矢量光束，并行加工，南方科技大学超快激光微纳制造实验室

金属纳米线由于其独特的机械、电学和光学性能引起了人们极大的研究兴趣。近年来，纳米线制备技术的发展促进了各种基于纳米线的微型化功能器件的发展，包括电化学传感器、柔性电极、SERS芯片等。然而，这些应用场合仍然面临着在任意环境条件下，在器件选定区域稳定高效制备纳米线的挑战。与极紫外光刻和电子束光刻等高精度光刻技术相比，对于纳米线的定制化需求，激光无掩模光刻技术更具成本优势。超快激光直写技术已展现出在多种材料上实现精确可控纳米加工的能力，且对加工条件不敏感。提高物镜数值孔径是提升激光加工分辨率的常用手段，但是面临焦深极小等问题。如何利用低数值孔径物镜在远场实现超衍射极限纳米线的加工仍然是该领域的一个关键问题。

近日，南方科技大学超快激光微纳制造实验室徐少林教授课题组报道了一种利用低数值孔径（NA = 0.1）物镜聚焦空间整形飞秒矢量光束制备金属纳米线的技术。通过精心调制双峰光束在聚焦平面的强度分布，纳米线宽度可以实现远超衍射极限，且形状特征可调。基于孵化效应和光学近场增强烧蚀效应的共同作用，采用的多道次扫描策略可以提高纳米线表面质量，同时减小纳米线的宽度（~157 nm，λ/3）。此外，这种多道次扫描策略可以兼容到空间光调制器多焦点分束技术中，实现纳米线的高效单次并行加工。从而，研究者实现了激光一步高效并行加工超衍射极限金属纳米线阵列。

综上所述，此项研究提出的采用低数值孔径物镜的激光直写方法能够在微器件选定区域内制备出远超衍射极限尺寸的金属纳米线阵列，且成本低、灵活性高、对材料和环境的敏感性小。研究者相信，此项工作将引起激光纳米制造、微型化功能芯片和柔性电子器件领域研究者的极大兴趣。相关论文发表在Advanced Materials Technologies上。

WILEY

论文信息：

Far-Field Parallel Direct Writing of Sub-Diffraction-Limit Metallic Nanowires by Spatially Modulated Femtosecond Vector Beam

Liang Zhao, Lingyu Huang, Jiaxu Huang, Kang Xu, Min Wang, Shaolin Xu*, Xinwei Wang

Advanced Materials Technologies

DOI: 10.1002/admt.202200125

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Advanced

Materials

Technologies

期刊简介

Advanced Materials Technologies创刊于2016年4月， 是一本刊载技术相关的衔接材料科学和实际应用的高质量期刊，着重于基于新材料的先进工程、器件设计和新技术。Advanced Materials Technologies于2017年初被Web of Science收录，最新的影响因子为7.848。

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