半导体的CO2激光退火和合金化

本文主要研究连续CO₂激光对半导体的照射效应。实验结果与理论分析说明,用连续CO₂激光照射可将半导体样片加热到所需的温度。与其它短波长的激光不同,波长为10.6μm的连续CO₂激光照射半导体有如下特点:CO₂激光是借助于自由载流子吸收与半导体耦合;样片在深度方向被均匀加热;激光背面照射可以增强退火效果。连续CO₂激光照射可以固相外延再生长的方式使As离子注入Si的损伤层退火恢复。在再生长的过程中注入的As离子进入替位,电激活率很高,而且不发生杂质再分布。将连续CO₂激光背面照射成功地应用于GaAsFET制备欧姆接触,既可避免激光正面照射对器件结构的破坏,又能得到比热退火为好的电学性能。 关键词：     

半导体的激光退火

虽然早在1968年就有人用激光辐照的方法制成了Si的p-n结[1],但直到1976年,离子注入半导体的激光退火才引起了人们的充分注意。由于看到了激光处理半导体这一课题不仅具有深刻的理论意义而且可能有重大的实用价值,故近几年来,美、苏、英、日、意等国开展了大量的研究工作。虽然尚未正式投入工业生产流程,但在激光退火、激光掺杂、激光合     

强CO_2激光退火时离子注入Si的光学性质

本文测量了砷离子(As~+)注入的Si在连续CO_2激光辐照下光的椭圆偏振参数、反射率、表面薄层电阻率随时间的变化。从(?)、△、R、ρ的变化看出Si注入层的激光退火是在一定的时间、温度条件下迅速完成的。     

CW CO_2激光退火在硅中产生的氧沾污

利用相衬显微术、电子吸收像、IR光谱、AES和ESCA谱研究了硅片经CW CO_2激光退火后的一些特征,其中着重分析氧的深度沾污问题。电子吸收像表明:我们的CW CO_2激光退火条件下,其效果并不很均匀。实验还证明:空气中的CW CO_2激光退火可以减少样品表面的碳沾污,但产生氧沾污。氧的沾污分两部分:表面是SiO_x,其下是自由氧原子,厚度不大于250。     

离子注入Si在连续CO_2激光退火时的动态反射特性

本文用红外探测器测量了注磷Si在高功率连续CO_2激光辐照下反射率随时间的变化,发现在激光加热和随后冷却的过程中均出现不可逆的反射率跃升现象,这说明Si的表面载流子浓度也有着类似的变化。     

激光退火的机理

近几年来,半导体材料的激光退火引起人们很大兴趣,这是因为较之常规的热退火,激光退火有它独特的优点,即空间上的局域性和时间上的短暂性．离子注入后的半导体都伴有晶格损伤,使用常规的热退火来消除损伤,同时使注入杂质电激活,需要较高温度（～１０００°Ｃ）和较长时间（～３０ｍｉｎ）的热处理,这就使表面层遭到沾污,基底材料由于长时间加热而电学参数变坏,而且有时并不能完全消除损伤．激光退火可以克服这些缺点?...     

基于密度泛函理论的Na_2CO_3吸附H_2O和CO_2机理研究

碳酸钠是一种颇具潜力的燃煤烟气CO_2固体吸收剂,其脱碳包括物理吸附和化学吸收过程,目前对其脱碳过程微观机理的研究比较缺乏。本文以碳酸钠物理吸附CO2为切入点,利用密度泛函理论(DFT)讨论了H_2O和CO_2在Na_2CO_3(001)表面的单独吸附及共吸附机制。计算采用周期性平板模型和GGA-PBE泛函,计算结果表明,Na_2CO_3(001)面具有最低的表面能;Na_2CO_3(001)面单独吸附H_2O的过程属于弱化学吸附,单独吸附CO_2的过程属于物理吸附;H_2O和CO_2在Na_2CO_3(001)面的共吸附无明显竞争作用,与在K_2CO_3(001)表面的吸附情况不同。本文研究结果将为碳酸钠化学吸收CO_2微观机理的后续研究提供理论依据。     

H_2(v=1)与CO_2碰撞中CO_2的振动和转动激发

利用高分辨率瞬时激光光谱技术,研究了H2(1,1)与CO2碰撞中的能量转移。受激拉曼泵浦把H2(0,1)激发到H2(1,1)能级,H2(1,1)与CO2碰撞,使CO2的振转态得到布居,通过泛频吸收得到CO2(0000)和(0001)的转动态分布,测量H2(0,1)和H2(1,1)的CARS(相干反斯托克斯拉曼散射)谱,得到这二个能级布居数密度之比,而H2(0,1)密度通过在池温300K下H2(v=0)的转动Boltzmann分布得到。碰撞转移速率系数由一个速率方程得到,对于CO2(0000)J=48~76,速率系数ktr从(3.9±0.8)×10-11单调递增到(1.4±0.3)×10-10 cm3·molecule-1·s-1,而对于(0001)J=5~33,速率系数均在(4.3±0.9)×10-12cm3·molecule-1·s-1附近。随H2(1,1)的激发,在0.5μs内测量CO2(0000)和(0001)原生态的转动布居,得到玻尔兹曼转动温度Trot,对于(0000)态,有Trot=1 100K,对于(0001)态有Trot=310K,与池温接近。利用泛频吸收线的多普勒增宽测量,得到CO2各转动态的实验室平移温度Ttran和质心平移温度Trel,对于(0000)J=48和76,Trel分别为454和1 532K,平动能平均变化在231~1 848cm-1之间,而对于(0001)J=5~33,平均平动能基本无变化。     

砷注入硅的激光退火和热退火特性

一、引言采用高功率的激光束辐照离子注入硅样品能够获得比热退火优越的电特性．利用离子束背散射分析技术,能够进行定量的非破坏性测量．一般说来,测量本身不会带来负效应[１］．本工作采用离子束背散射技术和电特性测量,对注有砷离子的硅样品的退火行为进行了比较和分析．发现用大剂量（１×１０１６／ｃｍ２）注入的样品在１０００℃下,经２０分钟退火后,能够获得一个接近于理想的突变结．而红宝石脉冲激光退火,无论从....     

用于超短脉冲CO_2激光的半导体光开关理论建模与数值分析

本文开展了基于半导体光开关技术实现超短脉宽CO_2激光输出的物理机制研究。首先,在分析光生载流子过程及载流子复合扩散机制的基础上,引入直接吸收、俄歇复合、等离激元辅助复合以及双极扩散等物理过程,并基于Drude理论,完善了半导体光开关理论模型。其次,利用该模型对两级半导体光开关产生超短CO_2脉冲机制进行了数值模拟及分析,结果显示该模型与国外最新实验结果一致,表明了模型的合理性与正确性。最后,利用该模型分析了控制光脉冲宽度对两级光开关工作效率的影响,发现短的控制光脉冲更有利于精确、高效地截取出高质量的超短CO_2脉冲。本文研究证明半导体光开关法是实现超短CO_2激光脉宽可调输出的有效技术途径。     

离子注入GaAs的脉冲激光退火

利用沟道背散射、俄歇和X射线光电子能谱技术研究了Nd:YAG和红宝石脉冲激光退火的离子注入GaAs样品的表面性质。结果表明,对于这两种激光都存在一个从无定形向单晶转化的阈值能量,在阈值能量附近,没有明显的表面分解。高能量密度可引起明显的分解和损伤。利用热流理论计算了杂质的再分布。对于两种激光都得到了Te在GaAs中较高的替位率。 关键词：     

脉冲CO_2激光器

激光科学公司(Cambridge,MA)研制的 PRF 系列激光器用于光盘/罗盘遥感,具有相干/直接探测大气种类,如烟囱排出物等杂质及污染物质的能力,可测定化学工厂及石油化工厂的排出物,并能测定地下气体传输管道的泄漏情况。PRF 系列激光器重复率高,CO_2TEA     

新型CO_2冷库制冷系统的理论和实验分析

一种新型的CO_2冷库制冷系统在文中被首次提出,该系统采用地源热泵技术,使CO_2制冷系统在亚临界范围内运行。首先对该系统进行了详细介绍,接着对影响理论COP的各参数分别进行了数值分析。结果表明:中间饱和温度和过热度两个参数对理论COP的数值几乎没有影响。最后通过实验对系统中的温度和压力进行了数据分析,结果表明:系统具有很好的运行稳定性。文中提出的新型CO_2制冷系统具有运行平稳、高效、安全等优点,在实际工程应用中具有良好的前景。     

镱铒共掺Al2O3薄膜激光退火研究

讨论了激光退火工艺参量对镱铒共掺Al2O3薄膜表面形貌和退火均匀性的影响。薄膜样品被置放于衰减扩束透镜的3倍焦距位置时,薄膜上8 mm半径区域内近似均匀退火;退火时间为32 s时,表面形貌与退火前基本相同。阈值退火功率为5 W,最佳退火功率为20 W。对相同工艺制备的镱铒共掺Al2O3薄膜分别进行CO2激光退火和热退火处理,光致发光(PL)谱测量表明,前者峰值强度比后者强10倍以上,并且热退火光致发光强度随抽运功率增加出现饱和、下降,而激光退火近似随抽运功率单调线性增强。     

脉冲激光退火纳米碳化硅的光致发光

采用XeCl准分子脉冲激光退火技术制备了纳米晶态碳化硅薄膜(nc-SiC),并对薄膜的光致发光(PL)特性进行了分析。结果表明,纳米SiC薄膜的光致发光表现为300～600 nm范围内的较宽发光谱带,随退火激光能量密度的增加,nc-SiC薄膜398 nm附近的发光峰相对强度增加,而470 nm附近发光峰相对减小。根据nc-SiC薄膜的结构特性变化, 认为这两个发光峰分别来源于6H-SiC导带到价带间的复合发光和缺陷态发光,并且这两种发光过程存在竞争。     

CO_2和H_2O对合成气层流燃烧速度的影响

利用高速纹影摄像方法结合定容燃烧弹研究了CO_2和H_2O稀释对CO/H_2/air混合气层流燃烧速度的影响,获得了不同当量比、稀释气和CO/H_2比例下合成气的层流燃烧速度。结果表明,CO_2与H_2O对合成气层流燃烧速度的影响有显著差异。总体上来说,CO_2具有更强的稀释效果。从化学反应的角度出发,CO_2与H_2O对合成气的燃烧化学反应有着截然相反的效果,CO_2抑制燃烧化学反应,而H_2O起到促进燃烧化学反应的作用。     

密封CO_2技术的未来

在500W左右功率级的密封CO2技术的好处与低功率级的情况完全一样。密封的CO2激光器可视为一种稳定可靠的“灯泡”,其连续免维修工作寿命超过35000h。密封激光器体积小,易于装到生产线的台架和机器人臂上。其应用包括陶瓷和金属材料的处理,高速切纸或薄塑料片焊接。在自动...     

英国的CO_2激光测距机

CO_2激光测距机有三个主要的优点:对人眼安全;对烟尘雾有良好的穿透能力;能够与8—13微米的热观察装置兼容。据分析,超过1.4微米的辐射就不会聚焦在人眼的视网膜上。对于10.6微米脉冲激光器,国际上公认的对人眼的损伤极限为100焦尔/米~2。这个数值比可见光的损伤极限大20,000倍。对于单次发射的 CO_2激光测距机,当脉冲宽度为60毫微秒,     

H_2O和CO_2高温混合气体喷流红外辐射特性

利用数值仿真方法研究了H_2O和CO_2高温混合气体喷流的红外辐射特性。根据H_2O和CO_2两种气体的吸收特性,将红外波段划分为1.32~1.69μm、1.56~2.27μm、2.27~3.8μm、3.8~8.3μm和8.3~20μm五个波段。建立了基于某型发动机喷嘴的尾流红外辐射特性模型,并利用此模型分别研究了H_2O和CO_2高温混合气体喷流在这五个波段的辐射特性分布。仿真结果表明,喷流中H_2O含量越高,越有助于能量的扩散,因此喷流温度和辐射能量也越低;在高温喷流的辐射特性中,中波红外波段辐射能量最强,长波红外波段的最弱。     

基于N_2/CO_2相平衡分析的新型CO_2液化再凝华分离系统

低温分离CO_2是捕获烟气中CO_2的有效方法之一,低温捕集法研究的首要问题是进行N_2-CO_2的相平衡计算。通过不同状态方程结合不同混合规则进行相平衡计算,结果显示在分析N_2/CO_2相平衡特性时PR状态方程结合Vdw混合规则的计算精度最高,N_2气相摩尔浓度计算结果与已有实验数据的最大偏差为5.15%,220 K时误差仅为0.43%。本文提出一种新型的液化再凝华低温分离系统并进行系统能耗分析,结果显示此方法能达到较高回收率及回收纯度,并与仅使用凝华方法分离相比,能耗降低9%以上。