许宇锋，张羽婵，蒋其麟，沈辉辉，贾天卿

（华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200241）

0 引言

飞秒激光诱导表面周期结构（Laser-induced Periodic Surface Structures， LIPSS）能够广泛应用于不同加工领域［1］，涉及半导体［2-4］、电介质［5-7］、金属［8-10］、聚合物［11，12］等各种材料。LIPSS 现主要分为两类：周期Λ大于λ/2 的亚波长条纹（Near-Subwavelength Ripples， NSRs）和周期Λ小于λ/2 的深亚波长条纹（Deep-Subwavelength Ripples， DSRs），其中λ为入射激光波长。过去几十年里，随着理论以及实验工作的深入，研究人员观察到这种周期性微纳结构可以改善材料表面性能，可用于材料表面浸润性调控［13-15］、增强表面拉曼散射［16，17］、表面结构色［2，18］、双折射［19，20］和光存储［21］等，在数据存储、工业制造、生物医学等领域都有广泛应用。

通常认为，NSRs 是由入射光激发材料表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons， SPP），使得激光能量在材料表面周期性分布的结果［22-24］。诱导高质量NSRs 目前还存在诸多问题，例如SPP 激发弱导致周期性能量沉积不足，条纹浅；剩余热效应较大，条纹易出现分叉，扭曲，甚至被淹没；加工过程中碎屑沉积，条纹粗糙，颗粒感重。为了得到均匀性好、规则性高的高质量NSRs，首要任务是控制和增强SPP。CAO Kaiqiang 等［25］利用双光束干涉共振增强SPP 激发，在硅上加工出了大面积均匀光栅。JALIL S A 等［26］利用两路不同延迟时间的共线飞秒激光脉冲在镍表面制备出了高度均匀的大面积NSRs，认为这种高度均匀性来源于SPP 传播长度的减小。

飞秒激光诱导周期性纳米结构的形成是一个复杂的过程。在飞秒激光照射到材料后的几纳秒内，会发生载流子激发、载流子升温、晶格升温、等离子体喷出、纳米颗粒喷出等一系列超快过程。……