【技术实现步骤摘要】
本申请的实施例涉及半导体材料制备，特别涉及一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法。
技术介绍
1、在材料科学、光学器件、微电子和生物医药等
中，微纳米级周期性结构的表面加工技术具有广泛的应用。表面微纳结构不仅能够极大地改变材料的物理、化学、光学和生物特性，还能够提升其在传感器、光学元件、电子器件等高
的功能表现。在这些
中，高效、经济且可控的表面结构制造至关重要。
2、激光诱导周期性表面结构(laser-induced periodic surface structures，lipss)是一种通过激光在材料表面形成周期性微纳结构(氧化周期性结构)的技术。lipss具备低成本、高效率和高度灵活的优势，能够显著提高材料的光学吸收率、表面亲水性及其它特性。相比传统的微纳制造方法(如光刻、电子束光刻、纳米压印和聚焦离子束等)而言，lipss不仅摆脱了对复杂昂贵的设备和高成本材料的依赖，还可以大幅度提升加工效率，因此在表面微纳制造方面得到了越来越多的关注。
3、然而，lipss仍存在一些局限性。例如，lipss通常依赖于通过调制激光的波长、入射角度等空间光参数来调节表面结构的周期，激光波长通常是固定的或者调节范围比较窄，而调节入射角度形成的周期则不易稳定控制，因此，lipss在周期调控方面的灵活性不足。此外，制备lipss时，通常是将激光直接作用在单层材料上，这很容易导致表面微结构出现弯曲、分叉等现象，难以保证加工结构的均匀性和准直性。同时，由于传统的激光加工采用点光斑技术，光斑尺寸较小
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请的实施例提出了一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，能够在不依赖于激光波长和入射角度调制的情况下，实现对氧化周期性结构的周期的灵活调控，并且加工效率很高，能够适应大面积生产。
2、第一方面，本申请的实施例提出了一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，该方法包括以下步骤：使用物理沉积法自下而上依次制备基底、金属层和半导体层，形成基底-金属层-半导体层自下而上的结构薄膜；使用飞秒激光器发出脉冲激光，依次经过半波片、偏振分束棱镜和柱透镜后，聚焦于结构薄膜的表面，形成氧化周期性结构；其中，通过旋转半波片来提升脉冲激光的能量；通过改变半导体层的厚度，实现对所形成的氧化周期性结构的周期的调控，氧化周期性结构的周期随着半导体层的厚度的增加而下降。
3、可选地，金属层选用的金属材料为对可见光全波段反射率均衡的金属材料。
4、可选地，金属层的厚度大于50mm。
5、可选地，半导体层选用的半导体材料为高吸收半导体材料。
6、可选地，半导体层的厚度为10nm至150nm。
7、可选地，使用飞秒激光器发出的脉冲激光为线偏振光，脉宽为750fs至10ps，重复频率为5khz至200khz，波长为1030nm，柱透镜的焦距长度为20mm。
8、可选地，在加工过程中，通过旋转半波片逐渐提高脉冲激光的激光能量直至预设的氧化阈值，从而形成氧化周期性结构。
9、可选地，使用飞秒激光器发出脉冲激光，依次经过半波片、偏振分束棱镜和柱透镜后，垂直聚焦于结构薄膜的表面，形成垂直于激光偏振的氧化周期性结构。
10、通过上述方式，本申请通过激光诱导的方式制备了周期可调的氧化周期性结构，氧化周期性结构的主体部分是一种双层膜结构，包括金属层和半导体层，该双层膜结构与最底层的基底共同形成了基底-金属层-半导体层自下而上的结构薄膜，有效保证了加工结构的高均匀性和规则性。当飞秒激光器发出的脉冲激光作用于加工得到的结构薄膜时，金属层会激发大量热电子，促进上层的半导体层对光的吸收，从而降低氧化周期性结构的形成阈值。通过改变半导体层的厚度，就可以有效调控氧化周期性结构的周期，无需进行复杂、繁琐的空间光调制，具有较高的周期调谐灵敏度。此外，使用柱透镜聚焦激光形成线光斑，大大提高了加工效率，非常适用于大面积加工场景，具有很高的商业应用价值。
11、第二方面，本申请的实施例提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，能够实现如上述第一方面中所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法。
12、可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
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1.一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，金属层选用的金属材料为对可见光全波段反射率均衡的金属材料。
3.根据权利要求2所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，金属层的厚度大于50mm。
4.根据权利要求1所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，半导体层选用的半导体材料为高吸收半导体材料。
5.根据权利要求4所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，半导体层的厚度为10nm至150nm。
6.根据权利要求1所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，使用飞秒激光器发出的脉冲激光为线偏振光，脉宽为750fs至10ps，重复频率为5KHz至200KHz，波长为1030nm，柱透镜的焦距长度为20mm。
7.根据权利要求6所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，在加工
8.根据权利要求7所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，使用飞秒激光器发出脉冲激光，依次经过半波片、偏振分束棱镜和柱透镜后，垂直聚焦于结构薄膜的表面，形成垂直于激光偏振的氧化周期性结构。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，使用物理沉积法自下而上依次制备基底、金属层和半导体层，形成基底-金属层-半导体层自下而上的结构薄膜，包括：
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，能够实现如权利要求1至9中任一项所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法。
...【技术特征摘要】
1.一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，金属层选用的金属材料为对可见光全波段反射率均衡的金属材料。
3.根据权利要求2所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，金属层的厚度大于50mm。
4.根据权利要求1所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，半导体层选用的半导体材料为高吸收半导体材料。
5.根据权利要求4所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，半导体层的厚度为10nm至150nm。
6.根据权利要求1所述的一种激光诱导的周期可调的氧化周期性结构的制备方法，其特征在于，使用飞秒激光器发出的脉冲激光为线偏振光，脉宽为750fs至10ps，重复频率为5khz至200khz，波长为1030nm，柱透...
【专利技术属性】
技术研发人员：石理平，耿娇，严吉，
申请(专利权)人：西安电子科技大学杭州研究院，
类型：发明
国别省市：
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