基于纳米颗粒热效应的飞秒激光高效直写金属铜微结构

在Cu（NO₃）₂前驱体溶液中添加硅纳米颗粒，采用飞秒激光在透明基底表面成功直写了导电金属铜微结构。前驱体溶液中的硅颗粒作为吸光粒子吸收激光能量后对溶液进行加热，使Cu²⁺还原为金属铜并沉积在基底表面。结果表明：当激光光强为5.32×10⁹～8.51×10⁹ W·cm^-2、扫描速度为100～500 mm·s^-1时，微结构主要由铜、Cu₂O及微量硅组成，铜含量及微结构的导电性随着光强的增加或扫描速度的降低而逐渐增加；在光强为5.32×10⁹ W·cm^-2、扫描速度为100 mm·s^-1的条件下，铜微结构的方阻为0.28Ω·sq^-1,电阻率为4.67×10^-6Ω·m。与已有的飞秒激光直写铜微结构的技术相比，这种方法使激光光强降低了2个数量级，直写效率提高了1～3个数量级。