[发明专利]一种原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法

权利要求书

1.一种原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)材料表面预处理，使表面粗糙度低于1nm Sa。

(2)确定辐照参数：根据材料参数与原子层去除数目N确定入射光的波长上限λ_max与能量密度初始值选择波长小于等于并尽可能接近λ_max的光源，根据光源的单脉冲能量与宽度建立数值分析模型，从出发分析去除N个原子层所需要的辐照能量密度根据加工位置处的光斑面积及光源输出功率计算曝光时间；

(3)掩模对准与曝光测试；

(4)单路或多路光束加工。

2.根据权利要求1所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：所述的工件预处理采用超精密抛光或退火工艺。

3.根据权利要求1所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：掩模接近材料表面或与之贴合。

4.根据权利要求1所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：控制材料在高斯峰附近曝光或将光束的高斯分布整形为平顶分布。

5.根据权利要求1所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：所述的数值仿真模型采用分子动力学-双温模型耦合计算，以及含时密度泛函方法，工艺参数保证原子层去除量大于预处理后残留的晶格变形层厚度；所述的单脉冲宽度为飞秒量级或更小。

6.根据权利要求1所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：加工在压强低于2×10^-4Pa的真空环境下进行。

7.根据权利要求1所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：通过分束装置形成多路光束，根据各路对应的表面结构加工参数设定支路光强比值与原始光束功率。

8.根据权利要求1或7所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：对于每一支路，配置光束微调模块，实现辐照强度、能量分布与曝光时间的独立调控。

9.根据权利要求1或7所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：根据各支路对应的待加工结构尺寸、曝光时间以及支路间关联性，设计精密定位机构运动控制的时间与位移序列。

10.根据权利要求1所述的原子级表面及结构超短脉冲光高效加工方法，其特征在于：所述的材料为晶体或者非晶体，晶体为硅、碳化硅、砷化镓、氮化镓、金、铜；非晶为玻璃、高分子材料、非晶合金。