晶面对单晶硅高功率绿光飞秒激光加工的影响
2021-12-09张欣黄婷肖荣诗
表面技术 2021年11期
张欣,黄婷,肖荣诗
(北京工业大学 材料与制造学部 智能光子制造研究中心,北京 100124)
晶体材料不同晶面常展现出不同的性能,研究晶体不同晶面的性能,可以更好地发挥晶体材料的优势特性。如Wang 等[1-2]系统研究了镍基单晶高温合金不同晶面的杂晶形成能力,发现(011)面抵抗杂散晶粒形成的能力最大,而(111)面最小,进而在(011)面实现单晶元件的修复。Bonfrisco 等[3]研究发现,在镍和铬中,晶体取向和氧化速率之间有很强的关系,面心立方的镍(111)面的氧化速率最慢,而体心立方的铬(100)面的氧化速率最低。Zhang 等[4]通过制备体心立方的TiO2(100)面作为锌负极的保护层,抑制锌负极的枝晶生长,有效提高了锌负极的使用寿命,进而提高了电池性能。硅的不同晶面具有不同的腐蚀速度,据此发展而来的硅各向异性腐蚀技术也已经得到广泛研究和应用[5-6]。
单晶硅因为具有独特的半导体特性和成熟的加工工艺等特点,成为了当下使用最为广泛的半导体材料,在MEMS 等领域有着重要地位[7]。随着微器件与系统不断向高性能、小型化方向发展,对加工尺度和加工精度提出更高要求。飞秒激光作为一种可信赖的高精度加工手段,将在硅材料的加工领域有更加广阔的应用空间[8-9]。相比红外激光,515 nm 波长的绿光飞秒激光,其单光子能量高,对材料的加工效率和质量都有明显提高。Döring 等[10-11]使用波长为1030 nm和515 nm 的飞秒激光对多种材料进行打孔实验,在同样实验参数下,515 nm 激光比1030 nm 所打微孔的质量和效率更高。……
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