實際上，準分子激光的高能光子能夠沉積所有的靶材料，如用於絕緣體的氧化物、氮化物、碳化物，用於半導體的金屬、複合陶瓷、聚合體等。由於在沉積過程可以靈活改變沉積材料，非常適合直接製備多層膜，使得PLD成為鍍膜和材料生產中的一個穩定高效的技術。

脈衝激光沉積

       燒蝕源在低重複頻率和脈衝串工作模式下，均勻的脈衝能量是用於PLD的激光器最關鍵的輸出參數之一。穩定均勻的脈衝能量能保持沉積參數一致，從而得到均勻的薄膜和過程的可重複性。高激光脈衝能量在以下幾個方麵有利於PLD：

       首先，提高了靶材料的沉積速率。根據激光脈衝能量不同，最快可以達到每分鍾幾微米。

      其次，在給定的流量下，能夠在靶上燒蝕更大的麵積。麵積的擴大提高了沉積速率，降低了羽輝的角度，從而達到更高的沉積效率。

      最後，準分子激光器產生的波長為193nm和157nm的高光子能量提供了更大的加工窗口，也可以對透明聚合物和硬的靶樣品在遠大於燒蝕閾值的情況下進行穩定成功的材料燒蝕。更緊湊的準分子激光器能夠輸出能量在200mJ與500mJ之間的高能脈衝，同時具有極好的脈衝－脈衝穩定性（通常為0.5%，1）。

      真空係統 為了高效地生成智能材料膜層，燒蝕光源最好是短波準分子激光器，而先進的真空係統更是成功的關鍵。其必要的構成為：裝有熱襯底架的真空室、靶架、以及紫外光學係統。該光學係統將激光聚焦，使其達到靶上能量密度為1-5 J/cm2。極高的脈衝-脈衝穩定性和具有極均勻光束質量的先進的高脈衝能量激光保證了薄膜大麵積範圍內穩定的沉積速率和均勻的薄膜性質。

      安裝了直徑為6英寸的基底的全自動真空係統可進行高效、高重複性的薄膜製備，這些薄膜廣泛用於科學和工業研究設備中。薄膜製備過程中，通過采用如圖2所示的旋轉裝置，可以任意沉積多達6種不同的靶材料。每個靶通常由小圓片組成，高度靈活，且靶成本很低。

      脈衝激光沉積鍍膜的性能 在機械工程和光學工程中，采用聚四氟乙烯（PTFE）鍍膜同時具有高度透明和疏水功能。這種材料隻能采用脈衝激光沉積法沉積，這也表明了PLD的靈活性。厚度大於100nm的PTFE薄膜在給定襯底上的接觸角明顯地增加。如圖3所示，對於玻璃襯底接觸角達到110 ，同時透射率大於98 %，這對於如自動清潔表麵等是有用的。

      在醫療設備中，PLD法沉積鍍膜使新型植入體具有必需的生物相容性。例如作為支架，很多設備不能由生物相容性材料（例如鈦）直接製成，而是需要針對它們的機械性能是否能夠承受在血管擴張中產生的大的張應力來加以選擇。用PLD法沉積的合適的膜層材料甚至可以粘附在擴張四倍的支架材料上，這是利用它的生物相容性製作支架的先決條件。

      圖4中，具有生物相容性的金屬氧化物靶采用脈衝激光沉積，具有極好的薄膜均勻性和強度。在20mm長的支架上沉積150nm的薄膜僅需要幾分鍾。

微流體

      應用於生物醫學上的高度小型化器件，包括相對簡單的產品，如製藥行業中為了實現高產能而發明的微型陣列和較為複雜的微流體裝置。芯片實驗室被廣泛應用於基因組學和蛋白質組學的研究中，並且將很快使分析測試變得小型化和自動化。看起來像顯微鏡載物片一樣的芯片實驗室由透明材料製成，例如硼矽酸玻璃和PMMA，以便用幾種改裝過的顯微鏡裝置進行分析。但是，用傳統方法在這些材料上製作精細的通道、凹槽、孔，以及橋是非常困難的，特別是在玻璃上。然而，準分子微加工能夠以很高精度製作這些結構，卻不產生任何微裂紋或者其他問題（見圖）。248nm輸出波長主要用於聚合物，而193nm輸出波長主要用於玻璃和石英加工。

       此外，許多芯片實驗室係統需要電接觸點來驅動諸如電泳等過程。準分子激光器也可以在芯片實驗室的背麵製作這些電極。每個電極都是通過在要求的位置燒蝕一個小的通孔製造的。通常這些孔為圓形橫截麵，典型的直徑為幾十微米或者更小。當然也可以通過合適的光掩膜的方法得到其他形狀的孔，或單步完成所有電極的鑽孔。激光打孔後，采用氣相沉積或脈衝激光沉積使孔中充滿金屬，形成了對液體密封的通孔式電極（見圖5）。

電路的直接印刷

       在諸如一次性醫用傳感器和無線射頻識別（RFID）等應用中，對於器件的單元低成本和電路微型化的要求不斷提高。PLD可用於製造這類器件，具體過程如下：從波長為308nm（XeCL）的準分子激光器中輸出的光束，經過光束均勻器整形後，透過具有一個甚至多個電路圖形的光掩膜版（典型的為石英鉻掩膜）。該掩膜在蒸鍍有金屬薄膜的塑料膜或網格組成的工作麵上二次成像。大部分的紫外輻射透過薄膜，在塑料-金屬界麵強烈吸收，使得一薄層塑料蒸發，徹底除掉覆蓋在其上麵的金屬膜（見圖6）。如果金屬層的厚度為150nm或者更薄，一個激光單脈衝就能完全清除——邊緣清晰，沒有斷裂，線路寬度甚至隻有10微米。

       實際上對於大部分彎曲的電路應用更為有效的最佳厚度大約為500埃，這類電路一般不能承載高電流。在這個厚度上，一個麵積達到400mm2 的電路能夠用1J的脈衝能量加工。專為這種應用設計的準分子激光器，通常的工作脈衝重複頻率為幾百赫茲。例如，采用300Hz單脈衝激光能夠製造18000電路/分鍾。加工過程設置成軸-軸方式，並不斷地進料，甚至在進料速率為幾十米每秒情況下，因為激光短脈衝排除了產生汙點的可能性。另外，一些製造商采用卷-卷的加工方法，通過步進運動對網格進行光學掃瞄。激光直接印刷可以采用幾種不同的塑料基片（PET，聚酰亞胺，PEN和PMMA）和所有的導體包括銅、金、銀、鉑、鋁，甚至鈦。與采用傳統的濕的光化學的平版印刷比較，製造商結合了多種加工工藝的優點。最主要的一點就是過程簡單；一個簡單的幹加工替代了幾個獨立步驟。同時，這種方法消除了化學試劑的成本和處理因素。此外，金屬碎片可由真空係統回收，實現了貴重材料的循環反複利用。
 

總結

       短波段準分子激光器大大推動了智能薄膜的發展和各領域中快速成型技術的應用。結合緊湊的快速方便地進行襯底處理的自動化真空係統，可以高效生成具有良好均勻性和滿足預定的物理特性要求的化學計量比的多層薄膜。穩定的高脈衝能量輸出特性為納米技術提供了可控、可重複的靶燒蝕方法，伴隨軸-軸式加工方法可達到很高的生產效率。