Autorius: VALDEMAR STANKEVIČ
Disertacijos pavadinimas: "Trimačių mikrooptomechaninių darinių jutikliams formavimas lazeriais skaidriose terpėse ir jų charakterizavimas"
Mokslo sritis: Medžiagų inžinerija 08 T
Mokslinis vadovas: dr. Gediminas Račiukaitis
Gynimo data: 2017-06-13
ANOTACIJA:
Raktiniai žodžiai: FLICE, HF, nanogardelės, femtosekundės, ėsdnimo selektyvumas.
Šis disertacijos darbas yra skirtas lydyto kvarco modifikuoto femtosekundinio lazerio spinduliuote ėsdinimo selektyvumo tyrimui ir sudėtingų trimačių mikroskystinių įrenginių gamybai. Darbe pristatytos kelios susietos darbo tematikos. Mikrokanalų įrašymui lydyto kvarco tūryje buvo naudojama femtosekundinio lazerio inicijuota cheminio ėsdinimo (FLICE) technologija. Optimizuojant mikrokanalų ėsdinimo spartą buvo ištirtas labai platus sufokusuotų femtosekundinių impulsų proceso parametrų langas. Parodyta, kad optimalios tūrinių kanalų ėsdinimo sąlygos gaunamos, kai naudojamas daugiašūvis įrašymo režimas ir impulso trukmė viršijanti ~700 fs. Tokių kanalų, įrašytų su aštriai sufokusuota 1030 nm bangos ilgio spinduliuote ėsdinimo selektyvumas yra ~ 20 % didesnis nei įrašant su 515 nm bangos ilgio spinduliuote. Selektyvumas atsiranda dėl modifikuotos medžiagos tūryje susiformavusių nanogardelių, kurių kryptis yra statmena su lazerinės spinduliuotės tiesinės poliarizacijos kryptimi. Tūrinių nanogardelių atsiradimo prigimtis dar nėra iki galo išsiaiškinta ir šitam reiškiniui išsiaiškinti dar reikia atlikti daug tiriamųjų ir teorinių darbų. Nagrinėjant nanogardelių morfologijas pasinaudojant SEM mikroskopu buvo pastebėta, kad jų orientacija buvo kiek pakrypusi įrašymo krypties atžvilgiu. Tokiu būdu buvo atrastas naujas reiškinys, parodantis nanogardelių pokrypio priklausomybę nuo skenavimo krypties, kai tiesinės poliarizacijos kryptis išlaikoma fiksuota. Tiriant šį reiškinį, buvo atsižvelgta į skirtingų femtosekundinės spinduliuotės parametrų įtaką ir pasiūlytas teorinis modelis, galintis paaiškinti gautas priklausomybes. Praktinis FLICE technologijos tinkamumas buvo parodytas, formuojant trimačius darinius įvairių jutiklių gamybai. Darinių įrašymui buvo pasiūlyta kontūro skenavimo strategija su tiesine arba apskritimine poliarizacija, kuri padidino ėsdinimo spartą. Tokiu būdu įrašytiems paviršiniams kanalams su optimalia 200 nJ impulso energija ir ~ 1 mm/s skenavimo greičiu buvo pademonstruotas sumažėjęs paviršiaus šiurkštumas iki Ra ~ 75 nm vertės. Buvo pagaminti trys skirtingi trimačiai mikroskystiniai įrenginiai: skysčio siurblys, mikrokanalai elipsometriniams taikymams ir dvipusis asferinis mikroskystinis lęšis šviesos ateinančios iš „Y“ formos bangolaidžio kolimavimui ir fokusavimui, kuris gali būti pritaikytas realaus laiko skysčių greičio matavimui.
Metai: 2017