Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

МОРФОЛОГИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ, ОБЛУЧЕННОГО КОМБИНАЦИЕЙ МИЛЛИСЕКУНДНЫХ И НАНОСЕКУНДНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ МЕЖДУ НИМИ

 

УДК 535

© 2022 г.      Ming Guo, Yong-xiang Zhang, Nan Li, Yue-shu Feng, Ji-xing Cai, Guang-yong Jin

Экспериментально исследована морфология монокристаллического кремния при облучении в комбинированном режиме миллисекунд–наносекунд. Во время эксперимента были использованы прецизионный точечный термометр для мониторинга, теневой метод измерения эволюции плазмы и металлографическая микроскопия для анализа состояния объекта после эксперимента. Изучены спайность и механизмы абляции монокристаллического кремния при различных плотностях лазерной энергии и изменения временного взаиморасположения импульсов. Анализ показывает, что морфология лазерных повреждений при воздействии наносекундных импульсов представлена в виде небольших ямок с аккуратными краями, в то время как под действием комбинированных лазерных импульсов возникают множественные повреждения в виде трещин, включая как регулярные сколы, так и области неправильных трещин. При комбинированном воздействии миллисекундный импульс осуществляет предварительный нагрев, в результате чего изменяются теплофизические свойства монокристаллического кремния, в частности, коэффициент поглощения.

При изменении времени задержки между миллисекундным и наносекундным импульсами можно варьировать энергетическое взаимодействие между кремнием и наносекундным импульсом, влияя тем самым на эффект повреждения. Полученные данные могут служить справочным материалом по устойчивости кремниевых материалов и устройств на основе кремния к лазерным повреждениям.

Ключевые слова: комбинированный лазер, монокристаллический кремний, температура, морфология

Morphology of monocrystalline silicon irradiated by combination of millisecond-nanosecond lasers with different delays

© 2022    M. Guo*, **, PhD (Physics); Y. X. Zhang***, Master (Computer); N. Li*, **, PhD (Physics); Y. Sh. Feng*, **, PhD (Physics); J. X. Cai****, PhD (Physics); G. Y. Jin****, PhD (Physics)

*       Jilin Engineering Normal University, Changchun, China

**     Jilin Engineering Laboratory for Quantum Information Technology, Changchun, China

***   Changchun college of electronic technology, Changchun, China

**** Changchun University of Science and Technology, Changchun, China

E-mail: lasercust@sina.com

Submitted: 13.04.2021

DOI:10.17586/1023-5086-2022-89-01-82-91

Based on the millisecond-nanosecond combined laser mode, the irradiated morphology of monocrystalline silicon was studied experimentally. During the experiment, a high-precision point thermometer was used for monitoring, a shadow method to measure plasma evolution, and a metallographic microscope to analyze after experiment were used, the cleavage and ablation law and mechanism of monocrystalline silicon were studied under different laser energy densities and delay time conditions. The analysis shows that when the combined laser acts on silicon, the millisecond laser has the effect of preheating. The preheating effect will change the thermal physical properties of monocrystalline silicon, such as the absorption coefficient. Controlling the delay time can improve the energy coupling between silicon and nanosecond laser. Changing the delay time also changes the effect of the damage.

Keywords: combined laser, monocrystalline silicon, temperature, morphology.

OCIS code: 140.3330

 

References

1.    Li Z., Wang X., Shen Z., et al. Mechanisms for the millisecond laser-induced functional damage to silicon charge-coupled imaging sensors // Appl. Opt. 2015. V. 54. № 3. P. 378–388.

2.   Singh A.P., Kapoor A., Tripathi K.N., et al. Laser damage studies of silicon surfaces using ultra-short laser pulses // Optics & Laser Technol. 2002. V. 34. № 1. P. 37–43.

3.   Xinyu-Tan, Duanming-Zhang, Boming-Yu, et al. Vaporization effect studying on high-power nanosecond pulsed laser deposition // Physica B. Condensed Matter. 2005. V. 358. № 1–4. P. 86–92.

4.   Wang Y., Chen A., Wang Q., et al. Study of signal enhancement in collinear femtosecond-nanosecond double-pulse laser-induced breakdown spectroscopy // Optics & Laser Technol. 2020. № 122. P. 105887.

5.   Kupfer R., Quevedo H.J., Smith H.L., et al. Plasma emission characteristics in laser-induced breakdown spectroscopy of silicon with mid-infrared, multi-millijoule, nanosecond laser pulses from a Ho:YLF excitation source // Appl. Opt. 2019. V. 58. № 17. P. 4592–4598.

6.   Mahdieh M.H., Momeni A. From single pulse to double pulse ns laser ablation of silicon in water: Photoluminescence enhancement of silicon nanocrystals // Laser Phys. 2014. V. 25. № 1. P. 015901.

7.    Momeni A., Mahdieh M.H. Double-pulse nanosecond laser ablation of silicon in water // Laser Phys. Lett. 2015. V. 12. № 7. P. 076102.

8.   Zhang X., Lu J., Zhang H.C., et al. Laser-induced periodic surface structure in silicon wafer irradiated by continuous laser // Proc. SPIE. 2019. № 11046. P. 1104635.

9.   Lehane C., Kwok H.S. Enhanced drilling using a dual-pulse Nd:YAG laser // Appl. Phys. A. 2001. V. 73. № 1. P. 45–48.

10. Jafarabadi M.A., Mahdieh M.H. Investigation of phase explosion in aluminum induced by nanosecond double pulse technique // Appl. Surface Sci. 2015. № 346. P. 263–269.

11.  Lv X., Pan Y., Jia Z., et al. Surface damage induced by a combined millisecond and nanosecond laser // Appl. Opt. 2017. V. 56. № 17. P. 5060–5067.

12.       Lv X., Pan Y., Jia Z., et al. Laser-induced damage threshold of silicon under combined millisecond and nanosecond laser irradiation // Appl. Phys. 2017. V. 121. № 11. P. 113102.

 

Полный текст



 
Назад 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Далее