1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
准分子激光是大功率输出的深紫外波段激光光源，在多方面具有独特的应用，然而国内的准分子激光行业在关键技术、高端产品等方面和国外仍有一定差距，存在着“卡脖子”的状况。首先介绍了准分子激光的基本特性、应用分类、国内外的发展情况等；其次着重介绍了放电泵浦准分子激光的基本结构和目前实用器件的多项关键技术，主要包括快脉冲激励源、气体放电腔、光学谐振腔等；最后，介绍了放电泵浦准分子激光在工业、医疗、科研等领域目前的主要应用和进展，分析了其中的一些独特的关键技术。
激光光学 准分子激光 放电泵浦 深紫外 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1900006
1 中国科学院 合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
2 中国科学技术大学 研究生院 科学岛分院, 合肥 230026
为了满足大功率半导体激光器脉冲应用的实际需求, 针对单脉冲内电流平顶下降问题和重复性情况下电流稳定性降低的问题, 设计了一种多参数宽范围可调的高精度高稳定脉冲驱动电源。该电源以大功率场效应晶体管为核心, 通过现场可编程门阵列产生的高精度时序波形来完成单脉冲内的上升沿调控和栅极控制电压补偿, 通过微控制器结合电流采样的闭环控制方案实现重频运行下的电流高稳定输出。结果表明, 在输出电流100 A、脉冲宽度400 μs、重复频率1 kHz的最大功率输出驱动二极管负载时, 驱动电流上升沿过冲幅度小于0.5%、单脉冲内电流衰减小于0.2%、重复率脉冲不稳定度小于0.1%; 在同样输出条件下驱动半导体激光器, 其在单脉冲内光功率过冲小于2%, 重复光脉冲不稳定度小于0.2%。该研究有助于提高脉冲电源脉冲电流稳定性, 对现有脉冲电源结构的改进具有一定的参考意义。
激光技术 脉冲电源 闭环控制 半导体激光器 laser technique pulse power closed-loop control semiconductor laser
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
激光抛光技术具有非接触式加工、不产生机械应力、抛光精度高等优点，特别适用于脆硬材料的表面加工。本文阐述了激光抛光工艺的特点和作用机理，介绍了激光抛光工艺中各参数对加工质量的影响，综述了各国对于硬脆材料的激光抛光技术的研究成果和现状。着重介绍了激光热抛光和激光冷抛光的区别和特点，以及抛光原理和研究进展。
材料 热效应 光化学效应 激光抛光 硬脆材料 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1300003
Author Affiliations
Abstract
1 Anhui Provincial Key Laboratory of Photonics Devices and Materials, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China
2 Advanced Laser Technology Laboratory of Anhui Province, Hefei 230037, China
3 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, National University of Defense Technology, Hefei 230037, China
The laser-induced damage threshold of a calcium fluoride (CaF2) single crystal was obtained by a 193 nm ArF excimer laser. The damage morphology of the crystal was analyzed. The results showed that the surface of CaF2 single crystal broke along the natural cleavage plane under ArF excimer laser irradiation, some fragments fell off, and Newton’s rings were observed on the curved fragments. Laser-induced periodic stripe structures (LIPSS) appeared on the surface layer beneath the fragments that peeled off. The spacing of LIPSS was measured, and the formation mechanism of LIPSS was analyzed based on the interference model.
excimer lasers laser damage optical materials laser-induced periodic stripe structures Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 021403
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
准分子激光线形光束在多晶硅薄膜的工业生产中有重要应用。基于自行研制的激光退火设备输出的线形XeCl 准分子激光对等离子体增强化学气相沉积制备的大尺寸非晶硅薄膜进行退火处理。研究了线形光束的能量密度、辐照数量对薄膜晶化程度的影响,讨论了制备的大尺寸多晶硅薄膜的晶化体积分数及均匀性。实验结果表明,薄膜晶化的阈值为194 mJ·cm-2; 薄膜的晶化体积分数随能量密度先线性增大,再缓慢减小,线性增长因子约为0.3, 当能量密度为432 mJ·cm-2时,晶化程度最优;当辐照数量超过20次时,薄膜的晶化体积分数维持稳定;当光斑搭接率为93.7% 时,制备的大尺寸多晶硅薄膜右侧区域的晶化体积分数为92.26%,相对标准差为1.56%,略好于左侧区域。该工作为线形光束晶化非晶硅薄膜的研究及准分子激光线形光束退火设备的国产化及提供了参考。
薄膜 多晶硅 准分子激光退火 能量密度 搭接率 线形光束 thin films poly-silicon excimer laser annealing energy density overlap ratio line shape laser beam
1 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院, 合肥 230009
2 中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
集成电路光刻作为传统光刻技术的典型代表, 支撑着集成电路芯片的快速发展。新一代光刻技术具有工艺多样化、光刻精度高、光刻效率高的优点, 在研发新型光电子器件、实现3维微纳结构、构建有序纳米孔通道等方面有很大的潜力。回顾了近些年来涌现的多种新型光刻技术, 分析了各自的特征及在新型纳米电子、光子器件、能源、传感等领域中的应用。对未来光刻技术的发展方向进行了展望。
激光技术 光学制造 新型光刻技术 无掩模光刻 掩模光刻 微纳结构 laser technique optical fabrication new lithography technology maskless lithography mask lithography micro-nano structure
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
GaN材料在高频、高功率、高温、高密度集成电子器件等领域具有广阔的应用前景,是全球半导体领域研究的前沿和热点。近几年,对低接触电阻率的金属/GaN欧姆接触的研究取得了巨大 进步,但金属/GaN欧姆接触仍是制约GaN器件发展的重要因素之一,激光技术的引进为金属/GaN欧姆接触的实现提供了新方法。总结了激光辐照改善GaN材料欧姆特性的研究,介绍了准分子激光 辐照对GaN材料空穴浓度的改变及其欧姆接触特性改善机理的研究进展,讨论了激光辐照 GaN 获得低欧姆接触电阻率的方案,以便探究获得更优良金属/GaN 欧姆接触的研究方向。
材料 接触电阻率 激光辐照 materials contact resistivity laser irradiation GaN GaN
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院新型薄膜太阳能电池重点实验室, 安徽 合肥 230031
通过对比FeS2颗粒两种形貌的催化活性及在染料敏化太阳能电池(DSSCs)上的表现,选择出性能更高的FeS2颗粒。 通过水热法和热注入法合成了立方体和球状高纯度FeS2,将FeS2制备成对电极(CEs)并组装在DSSCs上。 通过测试电池的光电转化效率及对电极的催化活性,发现球状FeS2颗粒有更高的催化活性, 基于球状FeS2 CEs的电池也获得了更高的光电转化效率。在100 mW/cm2 (AM 1.5) 强度的模拟光源下, 基于立方体和球状高纯度FeS2 CEs的DSSCs分别获得了高达4.55%和5.69%的光电转化效率。
材料 染料敏化太阳能电池 水热法 热注入法 对电极 materials dye-sensitized solar cells hydrothermal method hot-injection method counter electrodes FeS2 FeS2
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室， 安徽 合肥 230031
2 电子工程学院脉冲功率激光技术国家重点实验室， 安徽 合肥 230037
基于热传导方程建立了ZnO薄膜的准分子激光辐照理论模型，模拟分析了KrF准分子激光辐照ZnO薄膜的热效应。计算了薄膜的温度场分布和热流分布，讨论了激光作用过程中的温度随时间的变化关系，分析了激光能量密度对薄膜温度场的影响。模拟结果表明，ZnO薄膜的准分子激光退火具有急热骤冷特性，ZnO薄膜表面温度与激光能量密度呈线性增长关系，表面热熔融阈值为261 mJ/cm2。
激光技术 薄膜 准分子激光退火 有限元分析 热效应 激光与光电子学进展
2017, 54(6): 061401
中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
利用KrF准分子激光器晶化非晶硅薄膜，研究了不同的激光能量密度和脉冲次数对非晶硅薄膜晶化效果的影响。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对晶化前后的样品的物相结构和表面形貌进行了表征和分析。实验结果表明，在激光频率为1 Hz的条件下，能量密度约为180 mJ/cm2时，准分子激光退火处理实现了薄膜由非晶结构向多晶结构的转变；当大于晶化阈值180 mJ/cm2小于能量密度230 mJ/cm2时，随着激光能量密度增大，薄膜晶化效果越来越好；激光能量密度为230 mJ/cm2时，晶化效果最好、晶粒尺寸最大，约60 nm，并且此时薄膜沿Si(111)面择优生长；脉冲次数50次以后对晶化的影响不大。
准分子激光退火 非晶硅薄膜 多晶硅 能量密度 脉冲次数 excimer laser annealing a：Si films poly-Si energy density pulse counts
