激光誘導腐蝕實驗應用到紅外熱像儀

   激光誘導液相腐蝕新方法-電極腐蝕法.電極腐蝕法是指進行激光化學液相腐蝕時,在腐蝕溶液中添加電極,以吸引反應中間離子脫離基片表面,實現腐蝕的持續穩定進行.理論分析和實驗結果都表明,電極腐蝕法可以有效地加快激光腐蝕的進程;吸附在基片表面的離子在電極作用下,快速遷移出基片表面,保證了基片表面腐蝕溶液構成的穩定,進而得到更加均勻的腐蝕表面;利用電流隨腐蝕速率變化而變化的特點,使腐蝕速率和深度的直接監控轉變為對腐蝕電流的間接控制,簡化腐蝕控制方法.基于以上優點,電極腐蝕法可以克服現有激光腐蝕方法的諸多弊端,改善激光腐蝕性能,在特殊結構光電器件的制作和半導體的微細加工中具有廣闊的應用半導體的激光誘導液相腐蝕與普通化學腐蝕相比,可以有效地消除晶體取向影響,制作出更加多樣化的腐蝕圖形;與激光誘導氣相腐蝕相比,其工藝條件更加容易實現,操作更加簡單;與干法離子刻蝕相比,對基片無離子損傷,過度腐蝕容易控制,成本低。正因如此,激光腐蝕技術逐漸成為國內外學者研究的熱點之一。

   因影響半導體激光誘導液相腐蝕效果的因素很多,要得到理想的腐蝕圖樣以及監控腐蝕進程有著很大的技術難度,至今沒有得到有效解決。本文的工作就是圍繞半導體GaAs基片的激光化學誘導液相腐蝕技術開展的,

   主要的研究結果和創新之處如下:

   1)提出了激光誘導液相抗蝕膜掩蔽法和電極腐蝕法抗蝕膜掩蔽法是指在基片表面不需要腐蝕的區域用抗蝕膜覆蓋,激光照射在無抗蝕膜區域,對基片進行腐蝕。電極腐蝕法是指在激光腐蝕的過程中,通過外加電壓在溶液中形成腐蝕電流,促使中間離子產物脫離基片表面,使腐蝕持續穩定進行。理論分析和實驗結果都表明,以上兩種方法均可以在簡化工藝條件的基礎上得到更好的腐蝕效果,有效地縮短激光腐蝕時間,得到更加均勻的腐蝕表面。

   2)提出了激光化學誘導液相次序選擇腐蝕法該方法適用于腐蝕液為混合溶劑的情況,例如,H2SO4-H2O2對GaAs基片進行腐蝕時,先采用H2O2對基片進行氧化腐蝕處理,再利用H2SO4進行激光化學腐蝕。理論分析和實驗結果都表明,次序選擇腐蝕法可以有效地提高腐蝕表面的均勻性;因先對基片進行化學腐蝕處理,大大縮短了激光化學腐蝕的時間;使溶劑先后分別作用于基片,可以提高激光化學腐蝕溶劑配比的精度容差,使激光化學腐蝕控制和分析更加簡單。

    3)提出了利用溶液腐蝕電流對激光化學腐蝕進程進行監測研究了試劑本身及其對半導體材料的腐蝕在激光環境中的回路電流變化,腐蝕表面均勻性和腐蝕電流變化速率的內在關系,腐蝕液濃度改變引起的腐蝕電流變化規律,以及電極距離改變時腐蝕電流變化的特點。

    4)提出了利用紅外熱圖像實現對半導體激光化學腐蝕進程的實時監控利用紅外熱像儀對腐蝕進程進行圖像采集,提取溫度灰度值作為表征參數,有效地描述了溶劑自身溫度分布的變化、基片表面的溫度分布、表面腐蝕的不均。

   激光在化學中的應用舉不勝舉，以上只是激光在化學中的一些成功的應用，激光在化學上應用面極為廣泛，并已產生了巨大的經濟效益。借助于一步或多步選擇性激發可誘發各種光化學過程，包括使激發分子產生化學成分變化，光致聚合，光致化學鍵斷裂、光致離解，光致同分異構化等。這些實驗研究成果已在化學轉換，藥品制造，化學樣品提純等方面顯示出巨大的應用前景。人們還借助于對激光光譜分析迅速而靈敏這一特征來控制化學反應，使化學反應的方向向人們所期望的方向進行。激光化學所帶來的經濟效益也是相當可觀的的，我相信我國科研還會在這方面下更多的的研究去開發挖掘新型創作，而且會取得更多的效益

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