中国科学院 rGO样品角度分辨光电测量的示意图(左)和照片(右)
样品的自上而下的材料为金电极、氧化铟镓锂、二氧化硅薄膜和硅基片
α表示用于测量的电极对(绿色箭头)和参考位置(红色箭头)之间的角度
比例尺是20微米(上)和5微米(下)
光吸收和相应的红外图像的位置
比例尺是500微米
rGO样品的d、α相关伏安曲线(主曲线)和电导(插图)
发光二极管白光照射下的光响应和光电流
1毫瓦辐照下银汞合金样品的瞬时光响应
信用:邹婷婷、、韦欣、、、辛正、谢洪波、、、春 石墨烯类似物如氧化石墨烯及其还原形式由于sp3-sp2相互转化所赋予的互补性质而成为引人注目的碳材料，揭示了石墨烯集成器件的可替代性和产业化潜力
为了控制能带隙和表面化学活性，对氧化石墨烯和氧化锗进行适当的微/纳米结构设计对于开发战略应用是很重要的
飞秒激光等离子体光刻(FPL)技术由于其高效率、高质量、灵活性和可控性，是产生所需结构的合格候选技术
然而，由于这种方法的理论和实验探索都还处于起步阶段，所以还没有实现利用FPL对石墨烯材料进行微/纳米加工
在实际应用中实现该技术的可行性仍然是有疑问的，因为大多数相关研究仅强调从加工中获得的结构特征，而经常忽略材料本身性质的互补变化
在《光科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，中国科学院长春光学、精细机械与物理研究所应用光学国家重点实验室的科学家及其同事介绍了一种高质量、高效率、大面积的周期性微/纳米片制造技术(周期约为680纳米)和利用FPL方法在硅衬底上光还原氧化石墨烯薄膜(厚度约为140纳米)
有趣的是，与大多数报道的激光诱导周期性表面结构(其中图案排列垂直于入射光的偏振)不同，在这种情况下，发现它们具有取向彼此平行的非常均匀的分布
这种现象不能用LIPSS的传统理论来解释，我
e
TM模式的入射光与激发的表面等离子体波之间的干涉
分析表明，激光诱导的氧化石墨烯薄膜从表面到内部的梯度减小起着关键作用，它导致表面具有最大介电常数的非均匀平板和内部具有较小介电常数的非均匀平板，从而允许激发热电模式表面等离子体激元和随后的不寻常干涉
由于激光-rGO相互作用中涉及到不同的物理机制，LIPSS的形成也表现出独特的特征，如对一系列扰动的强鲁棒性
因为微加工不包含辅助操作，如化学蚀刻，石墨烯材料的性质得以保留，这使得它们可以用于光电应用
事实上，通过光还原度的调节和rGO表面的结构设计，他们实现了增强的光吸收(~ 20%)、热辐射(> 10℃)和各向异性电导率(各向异性比~ 0
46)由这种薄膜材料制成
在此基础上，他们设计了一种具有稳定光响应的片上宽带光电探测器(r0
7毫安瓦-1)，即使暴露在低功率(0
1兆瓦)
本文作者将这项工作的意义概括如下: 采用FPL策略对氧化石墨烯薄膜进行高速微纳米加工
信用:邹婷婷、、韦欣、、、辛正、谢洪波、、、春 “(1)首次利用FPL技术实现了在石墨烯材料表面制备高质量、高效、大规模的周期性微/纳米结构；(2)进一步完善了FPL技术中激光与材料相互作用的物理机制；(3)在光电器件的应用中，既要考虑结构特性，又要考虑加工材料本身的特性
" 飞秒激光脉冲圆柱聚焦制作氧化石墨烯薄膜光栅的示意图
样品(氧化硅/二氧化硅/硅)安装在三维平移台上
青色和红色箭头分别代表样品扫描方向和激光的线性偏振方向
大面积(10×12 mm2) rGO-LIPSS的照片(插页)和扫描电镜图像
均匀的结构颜色显示了结构的空间规则分布，其中θ表示S和E之间的角度
它可以通过半波片和格兰-泰勒棱镜精确调节
信用:邹婷婷、、韦欣、、、辛正、谢洪波、、、春 “与采用相同入射激光参数的激光直接写入相比，我们的FPL策略只需要大约1/14000的时间来处理厘米大小的样本(1×1
2 cm2)
同时，由于可能的非线性光学特性，FPL策略诱发了明显的“自修复”现象，可以有效地保证加工质量
例如，我们可以在不同的基底上制备rGO-LIPSS薄膜，并无损地将它们转移到其他基底上
" “我们对实验现象的解释明显不同于目前的大多数原理
这将使我们更清楚地了解相关的物理过程，并为FPL技术的进一步发展奠定坚实的基础
" “FPL技术制备的结构石墨烯材料具有优异的光电性能
光响应在数值上可与通过其他还原方法(例如
g
化学的和热的)，并且比典型的光致还原的大得多
各向异性比甚至大于一些天然各向异性晶体
我们的工作将实验探索与对规则的rGO-LIPSS的高速微/纳米图案化的深入理解相结合，这不仅有利于基础物理，而且有利于石墨烯类似物在工业规模上的实际开发
"
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