激光诱导铜沉积方法—在玻璃上高效刻制铜质涂层

海外某研究人员通过新的激光诱导铜沉积方法，可以在玻璃表面高效地印刷刻制铜质微纹样涂层，不仅速度更快而且更经济。

该过程使用的是一种纳秒激光器，平均功率20w。该方法使用了深层共晶溶剂（deep eutectic solvent），并结合了现有方法的优点，同时使打印过程更便宜，比传统方法速度快了100倍。在印制成功后，这些微纹样图案可以用于各种设备，如化学传感器、柔性电子产品和防盗系统。

电子主板和印刷电路板上覆盖着若干导电的微图案，这些微图案相互连接，并与主板的其他元件相连。图案本身可以通过光刻等方法产生。光刻是一种深度印刷技术，将图案从一个线圈转移到另一个线圈，然后电沉积。

不过，光刻过程通常比较耗时的，通常一块芯片上的图案就需要大约40个小时来打造。此外，其他方法在材料上覆盖铜层时，又往往需要昂贵的设备和大量的溶剂。总体来看，这些方法在小批量生产中都很不经济可行。

通常，直接激光书写和化学沉积会是更有效的方法。这些方法可以更快、更环保，以及更灵活地产生微观图案。然而，它们仍然需要使用昂贵的飞秒激光和有毒溶剂，而且其稳定性还会受到外部条件的破坏。

微图案的编写通常会分四个阶段来完成：

1.研究人员清除玻璃表面的污垢、灰尘和指纹，因为任何留在表面上的残留物都会影响接下来的化学过程，以及激光和表面的相互作用。

2.采用激光诱导微等离子体技术制备表面。这个阶段需要把玻璃放在钛板上，然后用激光辐射产生的等离子体进行处理。因此，钛的燃烧产物和氧化物会以小颗粒的形式产生一种深色的铜绿，形成额外的结晶中心。这个过程改变了玻璃表面，增加了它的附着力。

3.将酒石酸、醋酸铜和氯化胆碱制成的深度共晶溶剂放在玻璃上。这种溶剂的组成比现有的方法更便宜、更环保，而且它还能在较高的温度下快速分解高浓度的金属盐。这对于更有效地在玻璃上用铜合成电线是必要的。同时，与有机溶剂和水基溶剂相比，深层共晶溶剂可以储存更长时间，并且用量上更为节省。

4.需要在溶剂润滑的表面上再加一层玻璃以去除气泡，使溶剂更均匀地扩散，并保持在加工区域内。当受到高温和激光辐射时，溶剂会变稠并引发诺亚效应（Noah Effect），使液体从玻璃中心扩散到边缘，这种设计效果被研究人员戏称为“三明治”。

最后，夹层再次受到激光辐射，在下面的玻璃上形成之前使用图形软件设计的微图案。根据研究人员目前的观察，它们可以形成任何形状。例如，圆形和线条可以用于SPE(丝网印刷电极)，或具有多种角度的复杂形状用于多功能传感器。

这种新方法可以应用于不同的领域，比如化学传感器的开发。这些装置可以对化学环境中成分的含量和体积的变化作出反应。

这种方法还可以用于制造RFID标记，常见于防盗等应用场景。由于这种新方法能够创建非常复杂的轮廓，最终就能溯源并判断出某个商品来源。