Технологія прямого лазерного запису мікрорельєфних металевих структур на тонких плівках хрому
DOI:
https://doi.org/10.35681/1560-9189.2026.28.2.363130Ключові слова:
прямий лазерний запис, лазерна абляція, мікрорельєфні структури, тонкі плівки хрому, дифракційні оптичні елементи, імпульсне лазерне випромінювання, мікрообробка матеріалівАнотація
Досліджено технологію прямого лазерного запису мікрорельєфних металевих структур на тонких плівках хрому як інструмент формування дифракційних та кодових оптичних елементів. Проаналізовано фізичні механізми взаємодії імпульсного лазерного випромінювання з металевими плівками в наносекундному та фемтосекундному діапазонах, зокрема процеси абляції, теплового накопичення та плазмового екранування. Визначено вплив тривалості імпульсу, частоти повторення, щільності енергії і швидкості сканування на морфологію поверхні, глибину мікроструктур і якість сформованого рельєфу. Встановлено режими експонування, що забезпечують формування висококонтрастних структур із мікронною точністю без термічного руйнування скляної підкладки. Показано можливість формування функціональних елементів без використання фотошаблонів і багатостадійних процесів хімічного травлення, що скорочує технологічний цикл виготовлення.
Посилання
Kryuchyn, A. A., Petrov, V. V., Kosyak, I. V., Shanoilo, S. M., Beliak, Ie. V., Kostyukevich, S. A., Lytvyn, P. M., Boltovets, M. S., Strelchuk, V. V., Svezhentsova, K. V., Kolesnikov, O. M., Korchovyi, A. A., & Dzhagan, V. M. Prospects for the creation of the technology of maskless photolithography based on direct laser recording. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2025. Vol. 28, No. 1. pp. 93–101. https://doi.org/10.15407/spqeo28.01.093
Cheng, J., Liu, C., Shang, S., Liu, D., Perrie, W., Dearden, G., & Watkins, K. A review of ultrafast laser materials micromachining. Optics & Laser Technology. 2013. Vol. 46. pp. 88–102. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2012.06.037
Mishra, S., & Yadava, V. Laser beam micromachining (LBMM) – A review. Optics and Lasers in Engineering. 2015. Vol. 73. pp. 89–122. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2015.04.006
Schille, J., Schneider, L., Loeschner, U., Ebert, R., Scully, P., Goddard, N., Steiger, B., & Exner, H. Micro processing of metals using a high repetition rate femtosecond laser: From laser process parameter study to machining examples. Proceedings of the 30th International Congress on Applications of Lasers and Electro-Optics (ICALEO 2011). 2011. https://doi.org/10.2351/1.5062326
Semerok, A., Chaleard, C., Detalle, V., Lacour, J.-L., Mauchien, P., Meynadier, P., Nouvellon, C., Salle, B., Perdrix, M., & Petite, G. Experimental investigations of laser ablation efficiency of pure metals with femtosecond, picosecond and nanosecond pulses. Applied Surface Science. 1999. Vol. 138–139. pp. 311–314. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(98)00411-5
Schille, J., Loeschner, U., Ebert, R., Scully, P., Goddard, N., & Exner, H. Laser micro processing using a high repetition rate femtosecond laser. Proceedings of the International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics. 2010. https://doi.org/10.2351/1.5062008
Cangueiro, L., Ramos-de-Campos, J. A., & Bruneel, D. Prediction of thermal damage upon ultrafast laser ablation of metals. Molecules. 2021. Vol. 26, No. 21. 6327. https://doi.org/10.3390/molecules26216327
Salmanul, F., & Govindan, P. Investigation and analysis of laser beam machining. International Journal of Management, Information Technology and Engineering (BEST: IJMITE). 2014. Vol. 2, No. 3. pp. 87–94.
Choi, J., & Schwarz, C. Advances in femtosecond laser processing of optical materials for device applications. International Journal of Applied Glass Science. 2020. Vol. 11. https://doi.org/10.1111/ijag.14979
Juodkazis, S., Matsuo, S., Misawa, H., Mizeikis, V., Marcinkevicius, A., Sun, H.-B., Tokuda, Y., Takahashi, M., Yoko, T., & Nishii, J. Application of femtosecond laser pulses for microfabrication of transparent media. Applied Surface Science. 2002. Vol. 197–198. pp. 705–709. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(02)00397-5
Sarkar, S., Tomlinson, N., Lei, J., Zhu, X., Smith, P., Ku, N., Vargas-Gonzalez, L., Bordia, R., Tong, J., Liu, S., Huang, L., Xiao, H., & Peng, F. Direct-laser writing of transparent silica and silica-titania glasses. Additive Manufacturing. 2025. Vol. 110. 104934. https://doi.org/10.1016/j.addma.2025. 104934
hmmed, K. M. T., Grambow, C., & Kietzig, A.-M. Fabrication of micro/nano structures on metals by femtosecond laser micromachining. Micromachines. 2014. Vol. 5. pp. 1219–1253. https://doi.org/10.3390/mi5041219
Chehil, Yu. I., Butok, O. M., Manko, D. Yu., Antonov, Ye. Ye., Dzhahan, V. M., Korchovyi, A. A. Osoblyvosti bezmaskovoho lazernoho zapysu hrafichnykh zobrazhen na tonkykh metalevykh plivkakh. Materialy 10-yi Ukrainskoi naukovoi konferentsii z fizyky napivprovidnykiv. Uzhhorod: TOV "RIK-U". 2025. 294 p.
Kriuchyn, A. A., Petrov, V. V., Beliak, Ye. V., Kosiak, I. V. Analiz mozhlyvostei priamoho lazer-noho zapysu zi stvorennia struktur iz submikronnymy rozmiramy. Materialy 10-yi Ukrainskoi nauko-voi konferentsii z fizyky napivprovidnykiv. Uzhhorod: TOV "RIK-U". 2025. 335 p.
Petkov, P., Dimov, S., Minev, R., & Pham, D. Laser milling: Pulse duration effects on surface integrity. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. 2008. Vol. 222. pp. 35–45. https://doi.org/10.1243/09544054JEM840
