上海光機(jī)所提出優(yōu)化光刻膠飛秒激光多光子聚合效率新方案
近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室在提升光刻膠的飛秒激光多光子聚合效率方面取得進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)在光刻膠中引入帶有非線性吸收效應(yīng)的溶劑，有效降低了光刻膠的多光子聚合閾值，拓寬了光刻膠的飛秒激光加工窗口，并能夠優(yōu)化飛秒多光子聚合加工的精度。相關(guān)成果以“An easy method to improve efficiency of multi-photon polymerization: Introducing solvents with nonlinear optical absorption into photoresist”為題發(fā)表在《光學(xué)與激光技術(shù)》(Optics and Laser Technology)上。 RD.V'`n"
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飛秒激光加工由于其可以突破光學(xué)衍射極限而成為一種重要的微納結(jié)構(gòu)制造技術(shù)，這是基于光刻膠對(duì)飛秒激光的多光子吸收（MPA）效應(yīng)，調(diào)控光刻膠聚合閾值是提升飛秒激光加工精度和效率的重要技術(shù)途徑，其技術(shù)核心是調(diào)控光刻膠中的光引發(fā)劑。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)解析光刻膠在飛秒激光輻照后的光-物理-化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，認(rèn)為光刻膠中溶劑的MPA效應(yīng)也會(huì)影響聚合閾值，提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了利用溶劑的非線性吸收效應(yīng)增強(qiáng)光刻膠體系MPA效應(yīng)的新方案。 xMBaVlEN
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研究人員選擇了三種常用的光引發(fā)劑IRG369、ISO和TPO分別混合在不具有MPA的線性溶劑EA和具有MPA的非線性溶劑CPon中，相比于引發(fā)劑溶解在線性溶劑中，溶解在非線性溶劑中的MPA閾值降低~23%。研究人員進(jìn)一步配制了帶有聚合單體PETA的光刻膠，利用飛秒激光進(jìn)行曝光實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示非線性溶劑配置的光刻膠體系的多光子聚合閾值降低16%。 N?.%?0l
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該研究成果為優(yōu)化光刻膠的飛秒激光多光子聚合加工窗口、效率和精度提供了一種新穎且簡(jiǎn)便的方案，并驗(yàn)證了混合溶液中各成分的非線性吸收存在疊加增強(qiáng)效應(yīng)，為優(yōu)化光刻膠性能提供了思路。這種非線性吸收疊加增強(qiáng)也用于優(yōu)化其它溶劑化的非線性光學(xué)技術(shù)，如雙光子顯微技術(shù)和雙光子熒光成像等。 +zs4a96[
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圖1.（a）光刻膠A和B的MPP聚合點(diǎn)直徑統(tǒng)計(jì)（b）引發(fā)劑TPO分別在非線性溶劑CPon和線性溶劑EA中，以及溶劑CPon自身的MPA強(qiáng)度 ccL~#c0P7
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圖2.光刻膠中引發(fā)劑分子和溶劑分子的MPA疊加過(guò)程示意圖：非線性溶劑的MPA使體系中存在更多的激發(fā)態(tài)碟子，從而促進(jìn)了MPA和后續(xù)的聚合，降低了MPP閾值 4!wR_@W^El
該項(xiàng)研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)的支持。 \nP>:5E1
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原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2022.108008
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