近期，中國科學院上海光學精密機械研究所薄膜光學實驗室在透明導電氧化物（Transparent Conductive Oxides，TCO）薄膜的飛秒激光圖案化加工研究方面取得新進展。研究團隊通過對飛秒激光能量密度的控制實現(xiàn)對薄膜表面形貌的有效調控，揭示了飛秒激光圖案化加工過程中薄膜表面形貌的激光能量密度依賴規(guī)律及形成機制，并提出了一種簡便而準確的確定飛秒激光工藝參數(shù)的單脈沖激光測量方法。相關成果發(fā)表在《光學快訊》（Optics Express）上。 L]l?_#*x  
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TCO薄膜由于其低成本、可見光波段優(yōu)異的光電性能及近紅外區(qū)域非常大的光學非線性，廣泛應用于光學顯示、太陽能電池及非線性光電子器件等領域。根據(jù)不同的應用和系統(tǒng)設計，需要制造圖案化的TCO薄膜。飛秒激光加工是一種重要的材料圖案化制造方法，是解決非周期性、特殊設計圖案結構的優(yōu)選方案。然而，如何控制激光工藝參數(shù)，獲得高對比度的圖案邊界是TCO薄膜飛秒激光加工的難點。 9t8ccr  
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研究團隊系統(tǒng)研究了典型TCO薄膜在飛秒激光單脈沖輻照下，其表面圖案隨激光能量密度的演變規(guī)律及形成機制。研究結果表明，在飛秒激光輻照下，薄膜表面出現(xiàn)了幾種不同類型的微/納米結構且呈現(xiàn)激光能量密度的高度依賴性。這種能量密度依賴性歸因于薄膜的表面非晶化、散裂燒蝕、應力輔助分層、沸騰蒸發(fā)和相爆炸等幾種不同的去除機制。通過對薄膜中熱電子和晶格溫度隨時間的演化仿真，證明了飛秒激光圖案化加工TCO薄膜本質上是材料中自由電子和束縛電子受激加熱將能量傳遞給晶格的過程。因此，控制電子的加熱就控制了激光加工后薄膜的狀態(tài)，以此為基礎，提出了一種簡便而準確的控制飛秒激光加工形態(tài)的激光工藝參數(shù)確定方法。這項工作為飛秒激光誘導寬禁帶半導體的加工和改性機制提供了全面解析，并且對超短激光的半導體光子器件圖案化制造具有實際指導意義。 l-5O5|C  

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