RU2563324C2 - Способ обработки поверхности карбида кремния с помощью ультрафиолетового лазерного излучения - Google Patents
Способ обработки поверхности карбида кремния с помощью ультрафиолетового лазерного излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2563324C2 RU2563324C2 RU2013148882/28A RU2013148882A RU2563324C2 RU 2563324 C2 RU2563324 C2 RU 2563324C2 RU 2013148882/28 A RU2013148882/28 A RU 2013148882/28A RU 2013148882 A RU2013148882 A RU 2013148882A RU 2563324 C2 RU2563324 C2 RU 2563324C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon carbide
- solid target
- nanostructures
- laser radiation
- laser
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к области получения наноструктур на поверхности карбида кремния. Cпособ получения наноструктур на поверхности карбида кремния содержит этапы, на которых устанавливают твердую мишень в рабочую кювету с жидкостью, устанавливают рабочую кювету с твердой мишенью на координатный столик, осуществляют лазерную абляцию при помощи Nd:YAG лазера, работающего в импульсном режиме, при этом Nd:YAG лазер осуществляет облучение твердой мишени ультрафиолетовым излучением на длине волны 355 нм, с длительностью импульса 10 пс, с частотой повторения импульса 50 кГц и со средней мощностью 3,5 Вт, и в качестве жидкости используют воду, прошедшую этап очистки в системе обратного осмоса. Технический результат изобретения заключается в увеличении коэффициента пропускания карбида кремния. 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области получения наноструктур на поверхности карбида кремния.
Из уровня техники известен способ получения наноструктур на поверхности твердых тел, включающий лазерную абляцию в кювете с твердой мишенью, закрепленной на дне кюветы (см., например, Е.В. Бармина, М. Барбероглоу, В. Зорба, А.В. Симакин, Е. Стратакис, Г.А. Шафеев, К. Фотакис.- Квантовая электроника, 39, 89-93, (2009)). В качестве рабочей жидкости использовался этанол, пропанол или вода. В качестве материала мишеней использовались Al, Та, Ti, W и др.
Недостатками известного способа является то, что невозможно получить достаточный коэффициент, пропуская в случае использования подложки из применяемых качестве материала мишеней Al, Та, Ti, W и др, например, в светодиодах системы flip-chip.
Технический результат предлагаемого способа заключается в увеличении коэффициента пропускания, что является важной характеристикой в случае использования подложки из карбида кремния в светодиодах системы flip-chip.
Технический результат достигается тем, что применяют способ получения наноструктур на поверхности карбида кремния согласно настоящему изобретению. Способ содержит этапы, на которых устанавливают твердую мишень в рабочую кювету с жидкостью, устанавливают рабочую кювету с твердой мишенью на координатный столик, осуществляют лазерную абляцию при помощи Nd:YAG лазера, работающего в импульсном режиме, при этом Nd:YAG лазер осуществляет облучение твердой мишени ультрафиолетовым излучением на длине волны 355 нм, с длительностью импульса 10 пс, с частотой повторения импульса 50 кГц и со средней мощностью 3,5 Вт, и в качестве жидкости используют воду, прошедшую этап очистки в системе обратного осмоса.
Указанный технический результат достигается тем, что за счет рельефа, возникающего после воздействия ультрафиолетового лазерного излучения, меняется эффективный относительный показатель преломления на границе карбид кремния - воздух. Средний размер наноструктур, получаемых в ходе облучения карбида кремния ультрафиолетовым лазерным излучением, меньше, чем длина волны излучения светодиода.
Указанный технический результат достигается также тем, что облучение происходит в воде, очищенной обратным осмосом. В случае облучения на воздухе абляция протекает неконгруэнтно - карбид кремния разлагается на кремний и углерод, соответственно. Указанный неконгруэнтный режим является нежелательным, так как в этом случае за счет химического состава облученной поверхности коэффициент поглощения карбида кремния увеличится.
Сущность способа поясняется чертежами, на которых на Фиг.1:
1 - пучок лазерного излучения;
2 - кварцевая фокусирующая линза (фокусное расстояние 5 см);
3 - кювета с водой, очищенной обратным осмосом;
4 - мишень из карбида кремния;
5 - X-Y координатный столик.
На Фиг.2 представлена морфология поверхности карбида кремния после воздействия ультрафиолетового лазерного излучения. Изображение получено с помощью атомно-силового микроскопа. Глубина рельефа зависит от числа лазерных импульсов и плотности энергии на образце, которая обычно составляет несколько Джоулей на квадратный сантиметр.
Характерный поперечный размер наноструктур составляет 180-250 нанометров, в зависимости от плотности энергии лазерного излучения на образце.
Предлагаемым способом получения наноструктур является облучение ультрафиолетовым излучением (1) мишени (4) из карбида кремния (4H-SiC) в воде, очищенной обратным осмосом. Лазерное излучение фокусируется на мишени (4) посредством кварцевой фокусирующей линзы (2) с фокусным расстоянием 5 см.
Мишень (4) в свою очередь находится в кювете (3) с водой, очищенной обратным осмосом, которая стоит на X-Y координатном столике (5) для возможности ее перемещения с заданной скоростью.
Лазерное излучение фокусировалось на мишени (4) сквозь слой воды толщиной несколько миллиметров, а площадь сечения пучка в плоскости мишени (4) определялась по размерам модифицированной области.
В качестве источника излучения используется Nd:YAG лазер (третья гармоника). Длина волны - 355 нм, длительность импульса - 10 пс, частота повторений - 50 кГц, средняя мощность - 3,5 Вт. За счет того, что величина кванта лазерного излучения (3,48 эВ) больше, чем размер запрещенной зоны в карбиде кремния (3,2 эВ), реализуется случай поверхностного поглощения. В результате возможно плавление материала мишени и образование наноструктур на ее поверхности.
Claims (1)
- Способ получения наноструктур на поверхности карбида кремния, содержащий этапы, на которых:
- устанавливают твердую мишень в рабочую кювету с жидкостью;
- устанавливают рабочую кювету с твердой мишенью на координатный столик;
- осуществляют лазерную абляцию при помощи Nd:YAG лазера, работающего в импульсном режиме, отличающийся тем, что
- Nd:YAG лазер осуществляет облучение твердой мишени ультрафиолетовым излучением на длине волны 355 нм, с длительностью импульса 10 пс, с частотой повторения импульса 50 кГц и со средней мощностью 3,5 Вт; и
- в качестве жидкости используют воду, прошедшую этап очистки в системе обратного осмоса.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013148882/28A RU2563324C2 (ru) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | Способ обработки поверхности карбида кремния с помощью ультрафиолетового лазерного излучения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013148882/28A RU2563324C2 (ru) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | Способ обработки поверхности карбида кремния с помощью ультрафиолетового лазерного излучения |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013148882A RU2013148882A (ru) | 2015-05-10 |
| RU2563324C2 true RU2563324C2 (ru) | 2015-09-20 |
Family
ID=53283423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013148882/28A RU2563324C2 (ru) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | Способ обработки поверхности карбида кремния с помощью ультрафиолетового лазерного излучения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2563324C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2724142C1 (ru) * | 2019-12-17 | 2020-06-22 | Акционерное общество "ОКБ-Планета" АО "ОКБ-Планета" | Способ получения различных видов морфологии поверхности карбида кремния |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5406906A (en) * | 1994-01-18 | 1995-04-18 | Ford Motor Company | Preparation of crystallographically aligned films of silicon carbide by laser deposition of carbon onto silicon |
| US5529949A (en) * | 1994-03-17 | 1996-06-25 | Kent State University | Process of making thin film 2H α-sic by laser ablation |
| US6183714B1 (en) * | 1995-09-08 | 2001-02-06 | Rice University | Method of making ropes of single-wall carbon nanotubes |
| RU2350686C2 (ru) * | 2007-04-06 | 2009-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "УФ-техника" | Способ получения тонких пленок карбида кремния методом вакуумной лазерной абляции |
-
2013
- 2013-11-01 RU RU2013148882/28A patent/RU2563324C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5406906A (en) * | 1994-01-18 | 1995-04-18 | Ford Motor Company | Preparation of crystallographically aligned films of silicon carbide by laser deposition of carbon onto silicon |
| US5529949A (en) * | 1994-03-17 | 1996-06-25 | Kent State University | Process of making thin film 2H α-sic by laser ablation |
| US6183714B1 (en) * | 1995-09-08 | 2001-02-06 | Rice University | Method of making ropes of single-wall carbon nanotubes |
| RU2350686C2 (ru) * | 2007-04-06 | 2009-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "УФ-техника" | Способ получения тонких пленок карбида кремния методом вакуумной лазерной абляции |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2724142C1 (ru) * | 2019-12-17 | 2020-06-22 | Акционерное общество "ОКБ-Планета" АО "ОКБ-Планета" | Способ получения различных видов морфологии поверхности карбида кремния |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013148882A (ru) | 2015-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105499792B (zh) | 基于双波长飞秒激光电子动态调控硅表面纳米柱制备方法 | |
| CN108235694B (zh) | 其中激光具有特定功率密度和/或特定脉冲持续时间的用于使表面激光变黑的方法和装置 | |
| Serafetinides et al. | Ultra-short pulsed laser ablation of polymers | |
| CN104625416B (zh) | 基于方孔辅助电子动态调控晶硅表面周期性微纳结构方法 | |
| CN102285635B (zh) | 一种利用激光制作金属微纳结构的系统与方法 | |
| JP5500620B2 (ja) | 除染装置及び除染方法 | |
| JP2005191546A5 (ru) | ||
| CN121142686A (zh) | 使用激光减少透明固体的反射、采用透明固体的涂层和设备 | |
| Kaakkunen et al. | Water-assisted femtosecond laser pulse ablation of high aspect ratio holes | |
| TW201720768A (zh) | 使用脈衝雷射於玻璃基板形成孔之方法、及製造具有孔之玻璃基板之方法 | |
| RU2563324C2 (ru) | Способ обработки поверхности карбида кремния с помощью ультрафиолетового лазерного излучения | |
| JP6103529B2 (ja) | 半導体材料の加工方法及びレーザ加工装置 | |
| Pfeiffer et al. | Microstructuring of fused silica using femtosecond laser pulses of various wavelengths | |
| Sohn et al. | Laser ablation of polypropylene films using nanosecond, picosecond, and femtosecond laser | |
| Makimura et al. | Ablation of silica glass using pulsed laser plasma soft X-rays | |
| JP2018114529A (ja) | レーザー切断加工装置 | |
| RU2708935C1 (ru) | Лазерный способ изменения структуры прозрачных материалов с запрещенной зоной | |
| Hu et al. | Experimental research of laser-induced periodic surface structures in a typical liquid by a femtosecond laser | |
| Ignat’ev et al. | Interaction of femtosecond laser radiation with silver nanoparticles in photothermorefractive glasses | |
| Lee et al. | Investigation of femtosecond laser induced thermal ablation of polyethylene | |
| Nakashima et al. | Improvement of Resolution in Nano-fabrication of GaN by Wet-chemical-assisted Femtosencond Laser Ablation | |
| Stonyte et al. | Photomechanical ablation of silicate glasses using femtosecond deep-UV laser pulses | |
| Kuzmin et al. | Influence of intensity distribution of laser beam on the properties of nanoparticles obtained by laser ablation of solids in liquids | |
| Rodrigues et al. | Zone Plate Fabrication Using a Low Power Femtosecond Laser | |
| Li et al. | Thermo-physical parameters and characteristics of self-organized nanogratings induced by femtosecond laser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181102 |