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。

设计了一套用于准分子激光低温多晶硅制备的线光束整形系统。系统中设置的光斑转换模块可使原始光束截面横纵倒置; 利用扩束模块对原始光束的短轴进行准直, 其扩束倍率可限定短轴光束尺寸, 以配合短轴光束均匀模块的孔径; 采用基于透镜阵列的长轴、短轴光束均匀模块可在提高光斑能量分布均匀性的同时, 约束光斑尺寸; 系统中设置了投影模块, 可将光束投影于工件表面。为了实现系统中光学原件的精密定位, 设计并加工了配套的机械调节结构; 结合仿真实验, 讨论了阵列单元的中心偏差及工作面的偏离对线光斑质量的影响。利用该线光束整形系统对自行研制的大能量准分子激光光源进行整形, 实测的系统能量传递效率为33%, 工件表面的光斑尺寸约为100 mm×0.3 mm, 平均能量密度为470 mJ·cm-2, 长轴能量分布均匀度为93.95%, 满足退火技术的要求。

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。

介绍了多晶硅薄膜较非晶硅薄膜在平板显示领域的优势以及准分子激光晶化制备多晶硅膜的结晶过程。介绍了透镜阵列实现匀光的原理。阐述了典型的准分子激光退火线型光束整形系统的扩束、匀光、投影等结构。并介绍了连续横向固化技术在准分子激光制备低温多晶硅领域的应用。讨论了准分子激光退火光学系统的发展现状，指出了其在平板显示行业的重要意义。

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。

研制了一台KrF大能量准分子激光器，激光器采用紧凑型Chang电极与紫外火花预电离的结合,实现了激活区大面积的均匀辉光放电，利用LC反转倍压以及一级磁脉冲压缩技术在放电电容上实现了峰值电压40 kV、脉冲上升时间约为100 ns的高压快脉冲激励。研究了工作气体含量对激光器能量输出的影响，在总气压3.3×105 Pa，F2/He,Kr,Ne体积分数比值为1.97∶3.18∶94.85，充电电压27 kV时，得到了738 mJ的单脉冲能量输出，激光近场光斑30 mm×14 mm，在充电电压23 kV时，全电效率最高，达到2.0%。