双光子3D打印

交期:7天

加工能力:

光刻胶的折射率:

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特征尺寸:横向200纳米,纵向400纳米

深宽比:5:1。

最大尺寸:500um*500um

最大高度:100um

基板:玻璃/光纤/其他光滑基底

打印形状:微针,微透镜,光纤端面结构,衍射结构,其他微纳结构

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图片(10)


支持的胶水:IP-S,IP-DIP,IP-PDMS

国产胶水:

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基本原理:


双光子3D打印(Two-Photon Polymerization, TPP)是一种先进的光刻技术,利用双光子吸收效应,通过高精度激光聚焦在光敏材料中形成三维微纳结构。以下是双光子3D打印的基本原理、工艺流程、应用场景、优点和刻蚀精度的详细介绍:


双光子3D打印利用飞秒激光(通常是近红外光)聚焦在光敏材料上,通过双光子吸收效应引发聚合反应:

1. 双光子吸收:在光敏材料中,两个光子同时被一个分子吸收,激发电子跃迁到更高能态,引发化学反应。

2. 聚合反应:在光敏材料中,激发的分子引发单体聚合反应,形成固态的聚合物。

3. 高分辨率:由于双光子吸收仅在激光焦点处发生,能量集中在极小体积内,可以形成高分辨率的三维结构。


设备介绍:

●品牌:Nanoscribe

●系列:Photonics Pro GT2

●最小XY特征尺寸:典型为160 nm;指定为200 nm*

●最精确的XY分辨率:典型值为400 nm;指定值为500 nm*

●最精确的垂直分辨率:典型值为1,000纳米;指定值为1,500纳米*




工艺流程:

1. 光敏材料准备:选择并制备适当的光敏材料,如光敏树脂,涂覆或填充在基底上。

2. 激光聚焦:通过显微镜物镜将飞秒激光聚焦到光敏材料内部的特定位置。

3. 图案设计:通过计算机控制三维运动平台,按预定图案移动激光焦点,逐层扫描曝光。

4. 聚合反应:激光焦点处的材料发生聚合反应,形成固态结构。

5.未反应材料去除:曝光完成后,将未聚合的光敏材料洗掉,仅保留固化的三维结构。


应用场景:

双光子3D打印广泛应用于以下领域:

微机电系统(MEMS):用于制作高精度的微结构和微器件。

生物医学工程:如组织工程支架、微流控芯片和仿生结构的制作。

光子学:如光子晶体、光学器件和波导的制作。

材料科学:用于研究新材料和纳米结构。


优点:

超高分辨率:能够实现亚微米级甚至纳米级分辨率,适用于复杂微纳结构的制作。

三维自由度**:能够在三维空间内任意位置聚焦,制作复杂的三维结构。

材料多样性:适用于多种光敏材料,包括有机和无机材料。

非接触加工:无需物理掩膜或模具,减少了加工过程中的损伤和污染。


刻蚀精度:

双光子3D打印的刻蚀精度非常高,具体取决于以下因素:

-激光波长和脉宽:短波长和超短脉宽的激光能够提供更高的分辨率。

光敏材料特性:高灵敏度和高分辨率的光敏材料有助于实现更细微的结构。

聚焦光斑尺寸:通过高数值孔径(NA)的物镜可以实现更小的聚焦光斑尺寸。

扫描精度:高精度的三维运动平台能够确保激光焦点的准确定位,避免误差积累。


总体而言,双光子3D打印是一种高精度、高分辨率的微纳加工技术,适用于制作复杂的三维微结构,广泛应用于生物医学、微电子、光子学等领域。其独特的双光子吸收效应使其能够在三维空间内自由构建,成为纳米制造技术的重要工具。






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