对于14 ns短脉冲激光，当激光能流密度较低时微滴呈球形；能流密度达到4199 mJ/cm2 时，可观测到多个液滴堆叠现象；继续扩大能流密度到4916 mJ/cm2 时，微滴形状也从球形变为半球形，与基底接触面积也随之变大。而对于50 ns脉宽激光，沉积微滴呈椭球状，且微滴尺寸随着能流密度的增加而不断增大，与基底的接触面积也不断扩大。

图4 14 ns与50 ns激光不同激光能流密度下沉积微滴的SEM图像（基底旋转55°），（a）为14 ns，（b）为50 ns

本文选取激光脉宽为50 ns，调节能流密度为6185 mJ/cm2，利用振镜线扫描的方式实现了大规模微滴阵列的制备。如图5（a）所示，沉积点间距为50 μm，单个沉积微滴直径约为5 μm。

同时为评估微滴落点的准确性，对阵列的落点偏差进行统计，通过将沉积微滴阵列的坐标与供体薄膜的烧蚀坑网格匹配确定每个沉积微滴的落点二维偏差与，如图5（b）所示，通过筛选分析获得阵列中237个沉积微滴的与分布如图5（c）所示，大部分沉积微滴的落点偏差在±5 μm以内，整体落点良好，能够实现复杂微结构的精确3D打印。

图5 大规模微滴阵列，（a）为微滴阵列SEM图像，（b）为沉积微滴与烧蚀坑网格匹配图，（c）为与落点偏差

 总结与展望

基于对上述实验结果的分析，研究获得了脉冲宽度对于激光驱动微滴转移行为的影响规律，并通过调节激光参数实现了微滴阵列打印，实现了沉积微滴落点精度控制在±5 μm以内。此外，激光驱动微滴前向转移工艺区间中不同脉宽下的最高能流密度阈值的影响机制以及膜厚对区间影响原因尚不明确，仍需进一步研究。

来源 l 爱光学

原论文信息：
程帅康, 吴迪, 罗国虎, 胡永祥. 脉冲宽度对激光驱动微滴前向转移的影响[J]. 激光与光电子学进展, 2023, 60(19): 1914001.

(责任编辑：admin)

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