Лазерная абляция монокристаллического кремния под действием импульсно-частотного излучения волоконного лазера

Научная библиотека Комментариев к записи Лазерная абляция монокристаллического кремния под действием импульсно-частотного излучения волоконного лазера нет

Вейко В. П., Скворцов А. М., Хуинь К. Т., Петров А. А. // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 3. С. 426–434.

Аннотация

Предмет исследования. Исследованы процессы абляции поверхности монокристаллических пластин кремния и свойства материалов, получаемых в результате абляции кремния при облучении сканирующим пучком импульсного иттербиевого волоконного лазера с длиной волны λ = 1062 нм при варьировании мощности излучения лазера и режимов сканирования.

Метод. Исследования проведены на пластинах промышленного кремния КДБ-10 (111), КЭФ-4.5 (100) со слоем собственного оксида кремния толщиной в несколько десятков нанометров и толщиной слоя SiO2 от 120 до 300 нм, выращенного методом термического окисления. Облучающая система включает в себя импульсный иттербиевый волоконный лазер с длиной волны λ = 1062 нм. Номинальная выходная мощность лазера 20 Вт, длительность импульсов 100 нс. Частота следования импульсов от 20 кГц до 100 кГц. Номинальная энергия в импульсе при максимальной выходной мощности 20 Вт составляла 1,0 мДж. Сканирование проводилось с помощью двухосевого сканатора на базе приводов VM2500+ с управлением через персональный компьютер с программным комплексом «SinMarkТМ». Скорость сканирования от 10 мм/с до 4000 мм/с, перекрытие варьировалась с 100 лин/мм до 3000 лин/мм. Контроль образцов проводился на оптическом микроскопе типа Axio Imager A1m фирмы Carl Zeiss с цифровой видеокамерой высокого разрешения. Все эксперименты проводились в режиме сфокусированного лазерного пучка с диаметром пятна облучения на подложке 50 мкм. Изменение температуры и ее распределение по поверхности оценивались с  помощью тепловизора FLIR серии SC7000.

Основные результаты. Показано, что процесс абляции происходит без плавления кремния с образованием факела плазмы. Частицы эжектированного кремния участвуют в формировании плазмы ионов кремния и атмосферных газов, обеспечивая процесс плазмо-химического роста SiO2. Установлен диапазон режимов сканирования пучка, в котором наблюдается рост слоя SiO2. Начиная со скорости сканирования 2000 мм/с, наличие факела визуально не фиксируется, прекращается образование оксида кремния, а в результате разрушения кремния образуются частицы кремния нанометровых размеров. При этом разрушение кремния сопровождается звуками разной частоты, зависящей от скорости сканирования.

Практическая значимость. Впервые показано, что на абляцию поверхности монокристаллов кремния существенно влияют такие характеристики процесса лазерного облучения, как скорость сканирования лазерного пучка и перекрытие линий сканирования. Выявлены режимы сканирования лазерного пучка импульсного иттербиевого волоконного лазера с длиной волны λ = 1062 нм.

Методика эксперимента
Исследования проводились на пластинах промышленного кремния КДБ-10 (111), КЭФ-4.5 (100) со слоем собственного оксида кремния толщиной в несколько десятков нанометров и толщиной слоя SiO2 от 120 до 300 нм, выращенного методом термического окисления.
Облучение проводилось с использованием лазерной системы МиниМаркер 2. Такая система включает в себя импульсный иттербиевый волоконный лазер с длиной волны λ = 1062 нм. Номинальная выходная мощность лазера 20 Вт, длительность импульсов 100 нс. Частота следования импульсов может регулироваться от 20 кГц до 100 кГц. Номинальная энергия в импульсе при максимальной выходной мощности
20 Вт составляет 1,0 мДж.

Источник: http://ntv.ifmo.ru/ru/article/13480/

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top