随着微电子器件的小型化和集成化的发展,半导体材料的微细加工技术显得尤为重要。很多传统的微细加工技术可以满足精细加工缩小尺寸和提高精度的要求,而不能满足复杂的微结构高度集成需求。本论文主要采用飞秒激光微纳加工技术,分别针对常规的半导体材料SnO2:Sb体系和新颖的石墨烯材料进行了可设计微图案化的研究。对于SnO2:Sb氧化物半导体的加工,首先采用乙酰丙酮对金属无机盐进行化学修饰配置溶胶体系,并利用紫外-可见吸收光谱对溶胶的感光性进行了分析。然后利用飞秒激光直写微细加工技术对SnO2:Sb凝胶膜体系进行逐点扫描,扫描过后的区域溶解度在丙酮里发生明显变化,经显影可留下凝胶微结构,凝胶结构分辨率可达400nm(烧结后减小到150nm)。最后进一步高温煅烧使材料晶化得到SnO2:Sb氧化物半导体微结构,通过扫描电子显微镜对烧结前后,结构的形貌进行了表征,通过X射线衍射分析表征材料晶体结构。此外还制作了微湿敏传感器件,利用keithley4200SCS半导体测试系统对微结构的电学性质和湿敏特性进行了测试。在对于石墨烯材料的微纳加工中,我们首先采用Hummers’法制备了在水中分散性良好的石墨烯氧化物,该材料可以很方便地在玻璃衬底上旋涂成膜。然后我们利用飞秒激光脉冲对石墨烯氧化物薄膜进行图案化直写还原,得到导电微结构,对表面形貌进行原子力显微镜和扫描电子显微镜表征,图形形貌完好,加工分辨率可达500nm。利用X射线衍射、X射线光电子能谱和拉曼光谱,分析了加工区域与未加工区域化学组成及结构的变化,结果表明加工后还原区域含氧基团大部分被除去。还原后的石墨烯表现出了良好的导电性。最后,我们还讨论了加工功率对还原成度的影响,结果发现随着加工功率的增大,材料电导率增大,最大可达2.56×104S/m。飞秒激光直写做为一种方便、快速、有效的方法,实现了对以上两种半导体材料体系的任意细微图案化,为微电子器件小型化与集成化提供了一种高效、精密的加工技术。