飞秒激光诱导纳米材料的图案化生长研究进展及其应用

纳米材料具备小尺寸和大比表面积的特点,在能源器件、集成电路和生物医学等领域中具有众多独特的优势。目前,研究人员通过固相、液相或者气相沉积等方法实现了各类纳米材料的高质量制备,但这些方法主要聚焦于纳米材料的生长过程,通常需要后续多步工艺配合才能实现微纳器件的制备。因此,对纳米材料的直接图案化制备将有效提高器件的集成度,并将充分发挥纳米材料的尺寸优势。尽管已有部分方法能够实现原位免转移的纳米材料图案化制备,如紫外光刻、电子束光刻、溶液直接成型以及连续/长脉冲激光选择性诱导生长等,但仍难以满足纳米材料的图案定制化、精密化以及在热敏、柔性和曲面衬底上原位异质集成的需求。飞秒激光作为一种具有高峰值功率的“冷加工”手段,在实现纳米材料的原位图案化生长方面具有独特的优势。回顾了现有的纳米材料的原位图案化制备方法,总结了这些方法存在的问题,并重点介绍了飞秒激光诱导纳米材料的图案化生长方面的研究进展,包括金属、金属氧化物、金属硫化物以及碳基纳米材料的图案化生长及其应用。最后探讨了飞秒激光诱导纳米材料图案化生长需要解决的问题以及其在未来微纳功能器件制造中的应用前景和发展潜力。