レーザーアブレーションの初期過程

激光烧蚀的初始过程

• 批准号: 07750927
• 负责人: 作花 哲夫
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750927/
• 关键词: レーザーアブレーション; シリコン; 炭酸ガスレーザー; 質量分析; 飛行時間

シリコンでは不純物のドープ量によってCO_2レーザーの吸収係数が大きく変化する。従って、p^-,p,p^+の3種のシリコンウエハ-のCO_2レーザーによるアブレーションを研究することにより、レーザー光の共鳴的吸収がアブレーションにどのように影響するかを評価できる。ここでは、これらの試料について放出物質種及びその運動エネルギーを測定し、アブレーションのメカニズムについて考察した。(1)放出物質種の同定とその荷電状態四重極質量分析計により放出種の質量分析を行ったところ、Si^+,Si^<2+>,Si^<3+>,Si^<4+>のイオンが検出され、ドープ量が多いほど多価イオンの割合が多かった。クラスターは中性、イオンともに検出されなかった。(2)放出種のエネルギーの測定放出イオンの飛行経路中に2個のイオン検出器を置き、イオンが到着する時間の差より、飛行速度を求め、運動エネルギーを計算したところ、ドープ量が多いほど運動エネルギーが小さく、照射パルス数に依存していた。(3)その他の測定レーザー照射による試料の電位の変化を測定すると、照射中は試料が正に帯電していた。このことは、アブレーション初期における電子の放出を示している。(4)モデルとの比較CO_2レーザーは波長が長く、その光子は直接シリコン中の電子を励起することはできない。従って、ここでは上記(1)、(2)の結果を、光電場が材料中の電子を加速し、そのエネルギーにより次々と電子を励起させるアバランシェ励起モデルと比較した。ドープ量の多い試料では固体中で電子とホールの再結合が容易であり、ホール間のクーロン反発のエネルギーが運動エネルギーに変換する前に緩和すると考えることにより(2)の結果が説明される。また、電子の移動度が小さいときには表面が正に帯電し、放出された電子が表面近傍に滞留するため、放出イオンがそれらの電子と再結合し価数が減少すると考えると(1)の結果を説明できる。

シ リ コ ン で は impurity content の ド ー プ quantity に よ っ て CO_2 レ ー ザ ー の 収 absorption coefficient が big き く variations change す る. 従 っ て, p ^ -, p, p ^ + の three の シ リ コ ン ウ エ ハ - の CO_2 レ ー ザ ー に よ る ア ブ レ ー シ ョ ン を research す る こ と に よ り, レ ー ザ ー light の resonance absorption 収 が ア ブ レ ー シ ョ ン に ど の よ う に influence す る か を review 価 で き る. こ こ で は, こ れ ら の sample に つ い て release material species and び そ の movement エ ネ ル ギ ー を し, ア ブ レ ー シ ョ ン の メ カ ニ ズ ム に つ い て investigation し た. (1) release material の with fixed と そ の charged state quad extremely quality analyzer に よ り release の quality analyzing を line っ た と こ ろ, Si ^ +, Si ^ 2 + < >, Si ^ < 3 + >, Si ^ 4 + < > の イ オ ン が 検 out さ れ, ド ー プ が much い ほ ど more 価 イ オ ン の cut and が か more っ た. Youdaoplaceholder0 ラスタ ラスタ と neutral, and <s:1> and と と と に検 に検 に検 out of されな されな った. (2) the release of の エ ネ ル ギ ー の determine release イ オ ン の 経 flight path in two の に イ オ ン 検 extractor を buy き, イ オ ン が to the す る time poor の よ り, flight speed を め, sports エ ネ ル ギ ー を computing し た と こ ろ, ド ー プ が much い ほ ど movement エ ネ ル ギ ー が small さ く, illuminate パ ル ス number に dependent し て い た. (3) そ の he の determination レ ー ザ ー irradiation に よ る sample の potential の variations change を determination す る と, illuminate the は sample が is に 帯 electric し て い た. In the initial stage, the における electronic <s:1> emits を to indicate て て る る る. (4) モ デ ル と の is CO_2 レ ー ザ ー は long wavelength が く, そ の photon は directly シ リ コ ン の in electronic を wound up す る こ と は で き な い. 従 っ て, こ こ で は written (1), (2) の results を が materials, photoelectric field の electronic を accelerate し, そ の エ ネ ル ギ ー に よ り times 々 と electronic を wound up さ せ る ア バ ラ ン シ ェ wound up モ デ ル と compare し た. ド ー プ の much い sample で は solid で electronic と ホ ー ル の combining が easy で あ り, ホ ー ル between の ク ー ロ ン anti 発 の エ ネ ル ギ ー が movement エ ネ ル ギ ー に variations in す る に before easing す る と exam え る こ と に よ り (2) の result が さ れ る. ま た, small electronic の mobile degrees が さ い と き に が は surface is に 帯 し, release さ れ た electronic が surface near alongside に stranded す る た め, release イ オ ン が そ れ ら の electronic と combining し 価 reduced が す る と exam え る と (1) の result を で き る.

项目成果

作花 哲夫: "パルス赤外レーザー照射によるシリコン表面のアブレーション(IV)" 京都大学原子エネルギー研究所彙報. 89(予定). (1996)

Tetsuo Sakuhana：“脉冲红外激光照射对硅表面的烧蚀 (IV)”，京都大学原子能研究所公告 89（计划）。