[发明专利]一种飞秒激光调控GemSbnTek晶态纳米结构几何形态方法

说明书

一种飞秒激光调控Ge_mSb_nTe_k晶态纳米结构几何形态方法，属于飞秒激光应用领域。该方法通过多脉冲飞秒激光脉冲诱导无定形Ge_mSb_nTe_k薄膜材料去润湿效应制备多维晶态纳米结构的基础上，通过对入射飞秒激光脉冲偏振态进行控制，实现对多维纳米结构几何形态的控制。当采用线偏振飞秒激光脉冲辐照时，所得晶态纳米结构呈各向异性的纺锤形几何形态，且长轴方向垂直于入射激光线偏振方向；当采用圆偏振飞秒激光脉冲辐照时，所得晶态纳米结构呈各项同性圆球形几何形态。本方法简单有效，通过激光偏振态的调节，精确控制产生纳米结构的几何形态，从而控制电介质纳米结构的光学响应。该方法在大面积、低损耗光子应用上光的控制具有至关重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及飞秒激光应用领域，尤其涉及一种控制飞秒激光多脉冲诱导无定形Ge_mSb_nTe_k薄膜制备晶态纳米结构几何形态调控的方法。

背景技术

超材料一经发现就引起了广泛的人们广泛的关注，通常认为超材料为经人工复合所制备出的具有自然界所不具有的物理特性复合结构。目前，超材料多由小于光学波长的结构以重复的方式排列在材料表面，这种结构可以为金属、电介质等材料。近年来，基于贵金属表面等离子体共振特性的超材料替代物引起了学术界的广泛关注，以克服贵金属结构在光学频率所表现出的自由载流子的吸收损耗。基于电场和磁场米式共振的透明电介质纳米结构为贵金属超材料表面提供了一种有效的低损耗可替代结构。作为一种典型的超快相变材料， Ge_mSb_nTe_k以其良好的热稳定性、高转转换速率及高重写周期特性被广泛的应用于光盘存储及不易挥发性电子存储领域。在不同温度条件下，GST能够在无定形态和晶态之间相互转换，并呈现出较高的光学、电学等特性差异，可广泛应用于光子学、光电子学、热辐射源和生物光学器件中，具有巨大的应用及开发潜力。迄今为止，涌现出诸多纳米结构的制造方法，用于制备功能纳米结构表面，包括电子束刻蚀、干法深刻蚀、激光直写、多光束干涉及复制模塑技术等。大量研究表明超材料表面纳米结构的形状、大小、方向、排列以及周围介质环境直接决定着超材料表面对电磁波的操纵及响应能力。因而，对基底表面电介质纳米结构的制备及形态调控成为当前超材料表面领域的重点及难点。目前加工方法通常存在加工效率低、成本高、工序复杂等缺点，而在众多的加工方法中，飞秒激光直写技术以其高精度、高扩展性及高可控性的独特优势成为表面纳米结构极具前景的加工方法。日益发展的激光技术使得激光光源在能量、时间、空间方面达到了前所未有的选择和可控性，进一步促进了激光微纳制造技术的发展。在文献“Laser printing of silicon nanoparticleswith resonant optical electric and magnetic responses”中，Zywietz等人通过飞秒激光诱导材料转移在接受器表面实现了硅纳米颗粒的制备。然而这种加工方法对加工条件要求苛刻，需要额外的接收器。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制飞秒激光多脉冲诱导无定形 Ge_mSb_nTe_k薄膜制备晶态纳米结构形态的方法，发展一种飞秒激光可控制备全电介质超材料表面加工方法，进一步拓展纳米尺度内对电磁波操控及响应方面的实际应用。