飞秒激光双光束干涉制备二维纳米复合周期结构

贾 鑫

（上海电机学院 数理教学部，上海201306）

近年来，全息光刻技术由于其工艺简单、成本低廉，而被广泛应用于光栅制造以及光子晶体制备。全息光刻技术是利用多束激光干涉的方法在光敏材料上刻蚀周期结构[1-3]。一般而言，双光束干涉制备一维光栅结构，三光束干涉制备二维周期结构，四光束及多光束干涉制备三维结构。然而，由此方法得到的结构周期往往大于激光波长[2-3]，制备的光子晶体的带隙通常位于红外光波段，且灵活性不足，制备的结构缺乏多样性。因此，需要发展小周期结构的新制备方法以方便获得可见光、紫外光波段的光子晶体[3]。

飞秒激光照射某些半导体、金属、电介质后，在材料表面及内部诱导短周期纳米结构，其周期远小于激光波长（λ／10～λ／2），且条纹周期与激光入射角无关[4-12]。线偏振光诱导垂直于激光偏振方向的纳米条纹；圆偏振光诱导纳米颗粒。文献[4-9] 中提出了不同的理论模型解释飞秒激光诱导纳米周期结构的形成机理。但目前为止，飞秒激光诱导纳米周期结构的物理机制还没有统一的结论，仍需要进一步做理论与实验研究。这一现象在激光纳米加工、材料改性、表面等离子体等方面具有很大的应用潜力。

本文将飞秒激光诱导纳米周期结构与全息光刻技术相结合，利用飞秒激光双光束干涉的方法在ZnO晶体表面制备了二维纳米复合周期结构，调节两光束间的夹角制备得到了不同周期的纳米复合结构。这为可见光、紫外光波段的光子晶体制备提供了有效的技术手段，并且在纳米结构制备、超高密度光存储等方面具有巨大的应用潜力。……