1 中国科学技术大学纳米科学技术学院, 苏州 215123
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 苏州 215123
3 苏州纳维科技有限公司, 苏州 215000
4 沈阳材料科学国家研究中心, 沈阳 110010
使用波长248 nm的准分子激光器实现了GaN基微型发光二极管(Micro LED)的大面积激光剥离(LLO)。分离器件所需要的临界激光能量密度为800~835 mJ·cm-2, 分离的器件完好无损, 分离表面光滑, 残余应力为0.071 4 GPa, 均方根粗糙度仅为0.597 nm, 远低于目前报道的LLO方法分离表面。该研究为实现高质量、高效率的GaN基Micro LED芯片的制备提供了一种有前景的思路, 对柔性GaN基器件的制备具有一定意义。
微型发光二极管 激光剥离 准分子激光器 成品率 平整度 gallium nitride GaN micro light-emitting diode laser lift-off excimer laser production yield flatness
深圳技术大学 新材料与新能源学院，广东 深圳 518118
为了获得低抖动的准分子激光放大器光源，设计了一种以氢闸流管作为高压开关的低抖动准分子激光放大器系统。利用抖动小于4 ns的闸流管触发电路来触发导通氢闸流管，从外部触发信号到准分子光信号之间有一定的延时时间。研究了以氢闸流管作为高压开关的准分子激光放电回路，外部控制信号发生电路产生外部充电信号和出光信号，转换电路将外部充电信号和出光信号转换成固定脉宽的光信号，在实现低抖动出光前，准分子激光放大器系统热平衡过程中会有一定的出光延时漂移现象。讨论了激光运行重复率、激光运行电压和气体状态在热平衡过程中对稳定延迟时间大小的影响。实验表明，在相同运行电压下，稳定延迟时间随着激光运行重复频率的提高而增大；运行电压越高，稳定延迟时间上升的幅度越大。气体恶化后，光脉冲稳定延迟时间变小。激光运行电压和重复频率越高，延时漂移时间越大。在温漂一定时间后，准分子激光放大器内部系统达到热平衡，以外部触发信号为基准，准分子光脉冲信号实现在5、10、15 Hz重复频率下的5 ns内低抖动出光。
准分子激光器 低抖动 放大器 温漂 excimer laser low-jitter time amplifier temperature drift 红外与激光工程
2023, 52(3): 20220468
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 中国科学院合肥物质科学研究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
3 深圳技术大学新材料与新能源学院，广东 深圳 518118
4 深圳盛方科技有限公司，广东 深圳 518173
准分子激光器作为放电激励的气体激光器，其激光介质气体在主放电电极间辉光放电产生激光的同时，也在放电区域产生气态和固态的放电产物以及大量的热。通常在激光腔内放置横流风机，以维持放电区域气体的流动和更新，从而保证激光器以重复频率工作时，每一次放电不受前一次放电产物和热量的影响。对于大功率(>300 W)准分子激光器，其放电区域体积大，且具有更高的放电电压和放电重复频率，因此对主放电电极间的气体流场具有更高要求。本课题组采用二维模型，针对一套自行设计的大功率准分子激光器放电腔结构和气体循环系统进行了稳态流场数值分析。数值分析结果显示，当风机转速为3500 r/min时，放电区域气体的平均流速高于32.76 m/s，且气体流速均匀。这一结果从理论上证明了该循环系统可以满足大功率准分子激光器的工作要求。
激光器 准分子激光器 气体循环系统 流场 数值分析 中国激光
2022, 49(21): 2101003
1 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京科益虹源光电技术有限公司技术中心, 北京 100176
准分子激光器的放电过程是一个复杂的非线性过程,从而导致基于放电动力学建立的激光器放电能量模型的精度很难达到仿真研究和控制算法设计的需求。通过深度学习的方法,利用门控循环网络辨识准分子激光器放电能量模型。首先基于准分子激光器出光能量特性,选定所建立的门控循环网络的输入。然后根据门控循环神经网络的输入特性和输出特性建立适用于准分子激光器能量模型辨识的神经网络,并介绍了门控循环神经网络训练方法。最后利用实际采集的激光器的能量数据对门控循环神经网络进行训练。实验结果证明,本文所设计的门控循环神经网络收敛,辨识出来的能量模型的最大误差小于1.5%。该方法可以应用于准分子激光器能量模型的辨识。
激光器 门控循环单元网络 准分子激光器 模型辨识
1 中国科学院微电子研究所，北京 100094
2 北京市准分子激光工程技术中心，北京 100094
3 中国科学院大学，北京 100094
4 应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
研究了激光传输过程线宽压窄模块内部热量累积对系统输出光谱的影响。通过理论分析及实验验证，分析了激光光束传输条件下，棱镜温度变化引起的材料折射率分布不均匀，以及不同惰性气体对输出激光光谱长时间稳定性的影响。结果表明，激光与线宽压窄模块内部元件相互作用，使光学元件温度升高，输出光谱展宽。惰性气体防护系统通过气体流动减小线宽压窄模块内部热量的积累，维持输出光谱的长时间稳定性。模块内部热量的累积对光谱纯度值影响较大，对半峰全宽影响不大。与N2相比，He折射率随温度变化较小，可使输出激光光谱纯度值长时间保持稳定。
激光光学 准分子激光器 窄线宽 热效应 惰性气体 激光与光电子学进展
2021, 58(9): 0914003
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
3 中国科学技术大学 科学岛分院, 合肥 230026
为了实现激光器脉冲输出后的电网尖峰电流谐波抑制的目的, 采用一种适用于脉冲功率应用下的有源功率因数校正的方法, 进行了理论分析和实验验证。结果表明, 其工作频率75kHz、输出电压380V、输出电压纹波低于2%、校正后的总谐波含量降低至10%、功率因数达到98%, 有源功率因数校正技术实现了脉冲功率应用下的功率因数校正, 有效地提高了能量转移效率和改善输出脉冲能量的稳定性。该研究有助于提高激光器的性能, 满足其在科研、医疗邻域的应用需求。
激光技术, 有源功率因数校正, 准分子激光器, 充电电源 laser technique, active power factor correction, e
1 中国科学院微电子研究所，北京 100029
2 中国科学院大学，北京 100049
3 北京科益虹源光电技术有限公司技术中心，北京 100176
能量稳定性和剂量精度是半导体光刻用高重频准分子激光器的重要指标，必须采用高精度的控制算法对其进行控制。针对准分子激光器，首先对准分子激光器的单脉冲能量特性进行了分析，并在分析的基础上建立了准分子激光器的出光能量仿真模型。然后，分别设计了能量稳定性控制算法，基于PID的双闭环剂量精度控制算法和基于决策算法的剂量精度控制算法，并通过在仿真模型上实验对于算法控制效果进行了分析，证明了基于决策算法的剂量精度控制算法的适应性更强。最后，将基于决策的控制算法在一台重频为4 kHz的KrF准分子激光器上进行了验证。该激光器在基于决策的控制算法的控制下，能量稳定性的3σ小于5%，剂量精度小于0.4%，满足半导体光刻的需求。在仿真实验和实际实验中都证明了研究中设计的能量特性控制算法的有效性。
能量控制 剂量控制 准分子激光器 决策控制 energy control dose control excimer laser decision control 红外与激光工程
2020, 49(11): 20200043
1 中国科学院微电子研究所光电研发中心, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
光刻用准分子激光器的能量特性在集成电路的光刻过程中至关重要,直接影响光刻机曝光线条的精度。为了实现对于衡量能量特性的能量稳定性和剂量精度的精确控制,从放电电压调节的角度对激光脉冲的能量特性控制进行了研究。为了设计能量特性控制算法,首先对准分子激光器的放电特性建立了仿真模型,并验证了模型的有效性。然后,设计了基于强化学习的准分子激光器能量特性控制算法。最后在仿真模型上,分别采用Z-N(Ziegler-Nichol)参数整定的比例积分(PI)算法、粒子群优化(PSO)整定的PI算法和基于强化学习的算法对出光脉冲进行了控制,将最终的结果进行对比。实验结果证明,在基于强化学习的能量控制算法的控制下,激光器的能量稳定性小于4%,剂量精度小于0.3%,并且动态性能要优于Z-N参数整定的PI算法、PSO整定的PI算法。证明了算法的优越性,提高了光刻用准分子激光器的鲁棒性和实用性,满足了半导体光刻需求。
激光器 光刻 准分子激光器 强化学习 能量稳定性 剂量精度
1 中国科学院微电子研究所光电技术研发中心, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京科益虹源光电技术有限公司, 北京 100176
分析了准分子激光器放电腔内放电冲击波能量来源的计算方法,利用Fluent软件对放电冲击波物理过程进行了二维仿真,揭示了300 μs内横向冲击波和纵向冲击波的演化过程,获得了此过程中气体速度、密度、压力和温度等关键参数的变化规律。对仿真结果进行分析,得出了高重复频率放电腔设计中应注意的关键位置以及处理方法,提出了选取放电腔尺寸和边界等参数时的参考依据。
激光器 准分子激光器 放电冲击波 数值仿真 放电腔设计
1 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京科益虹源光电技术有限公司, 北京 100176
采用阴影法对高重复频率准分子激光器放电腔内的放电冲击波现象进行了实验研究,研究结果揭示了放电冲击波的产生以及演化过程。通过对观测结果进行分析,获得了放电冲击波的3种典型形式:横向冲击波、纵向冲击波(主电极冲击波)和预电离冲击波。估算了3种冲击波的波速,进而分析了可会受冲击波影响的重复频率。研究成果可以为高重复频率准分子放电腔的设计提供支持,尤其是可以在放电冲击波抑制结构的设计方面提供支持。
激光光学 准分子激光器 高重复频率 放电腔 放电冲击波 阴影法 中国激光
2019, 46(12): 1201001
