金刚石表面飞秒激光直写微米石墨线

徐世珍, 宋文亮， 祖小涛

(电子科技大学 物理电子学院，四川 成都 610054)



·仪器设备研制与开发·

金刚石表面飞秒激光直写微米石墨线

徐世珍, 宋文亮， 祖小涛

(电子科技大学 物理电子学院，四川 成都 610054)

利用120 fs、800 nm钛蓝宝石飞秒激光器微纳加工系统，在化学气相沉积金刚石薄片表面进行了石墨化的研究，得到了导电性良好的微米尺度的石墨线。利用Raman光谱研究了激光的功率、激光扫描速度等对石墨化程度的影响规律。结果表明，在飞秒激光直写区域有纳米晶石墨、无定型碳及残留金刚石存在。优化辐照激光能量和激光扫描速度参数，可以得到较好的纳米晶石墨线结构。以10 μm/s扫描速度，1.14 μJ激光能量刻写出了毫米级长度的石墨线。利用半导体电阻测试仪对其伏安特性进行了测试，测得1 mm长石墨线的电阻约67.2 kΩ。该研究对基于金刚石的生物传感器、放射量测定计，及器件内掩埋石墨电极等制备都有一定的指导意义。

飞秒激光微加工； 金刚石； 石墨线； 拉曼光谱

0 引 言

金刚石具有优异的物理化学性能，具有高的硬度、热导率和宽的带隙、光学击穿强度，高透射率光谱区，优良的化学稳定性及良好的生物兼容性，在深紫外激光器、光探测器、场发射器、高功率半导体设备及表面声波探测器等方面有广泛的应用[1-3]。

飞秒(10-15s)激光微加工技术在微结构制造领域有其独特的优势，在微流体、微光学、微电子等制备中应用广泛。飞秒激光的脉宽极短，在紧聚焦作用下，其峰值功率可以超过1014W/cm2，达到与透明材料的束缚电场相当的程度。……