激光诱导薄膜材料二维图案化纳米加工技术（特邀）

黄佳旭，李峻，邱佩，徐少林

（南方科技大学 机械与能源工程系， 深圳 518055）

0 引言

亚波长尺度周期性表面结构的制备技术对于光学、化学、材料和能源等领域的研究具有重要意义。近年来，激光诱导周期性表面结构（Laser-Induced Periodic Surface Structures，LIPSS）被广泛报导，其是一种在激光辐照下自发诱导形成的超衍射极限结构［1-3］。相比于传统的制备方法，基于LIPSS 的表面结构加工技术具备制备效率高、材料选择性低、环境宽容度高、加工路径自由可控和可突破衍射极限等优势。尽管该技术已经被验证可以在极短时间内实现晶圆级面积内亚波长结构的高效均匀制备［4-7］，但由于其表面周期性能量沉积（通常是入射光与激光激发表面等离激元波（Surface Plasmon Polaritons，SPPs）的干涉）引起结构生成的机制［8］，LIPSS 通常是一维的光栅结构。通过对激光进行时空调制［9-12］、多次扫描［4，13-14］、诱导表面等离激元干涉［15］或引入另一效应（如Marangoni 效应［16］、入射光干涉［17］等）等方式能有效实现二维亚波长结构的制备。

在薄膜材料领域，LIPSS 加工技术展示了广泛的应用前景。这种技术可以在众多薄膜材料上实现不同类型亚波长尺度的周期性结构制备，从而改善薄膜材料的性能，尤其在光学应用方面表现突出［18-21］。然而，在薄膜系统中，LIPSS 技术在加工适用性、稳定性以及能量沉积和热影响等方面的深入研究仍然较少。因此，进一步探讨LIPSS 技术在薄膜材料表面结构加工方面的应用将为功能性表面结构器件的发展开辟新的可能性。

本文提出了一种针对薄膜材料的二维周期性结构的高效制备方法。……