激光化学液相次序选择腐蚀新方法

提出了一种激光诱导液相腐蚀新方法———次序选择腐蚀法。次序选择腐蚀是指在激光化学液相腐蚀中,腐蚀溶剂不是混合后同时作用于基片,而是按照溶剂的性能,分先后对基片进行腐蚀。实质上是采用微处理(表面处理)再进行混合液相激光辅助下的腐蚀。理论分析和实验结果都表明,与国内外研究普遍采用的混合溶剂腐蚀法相比,次序选择腐蚀可以有效地提高腐蚀表面的均匀性;因先采用H2O2对基片进行化学腐蚀处理,大大缩短了激光化学腐蚀的时间;利用溶剂分开,降低了激光化学腐蚀对混合溶剂精确配比的要求,使激光化学腐蚀控制和分析更加简单。这种方法可以克服常规方法的诸多弊端,提高腐蚀性能,在特殊结构光电器件和光电集成中具有广泛的应用前景。     

激光化学腐蚀孔直径控制与横向腐蚀特性

提出了一种激光诱导液相腐蚀的抗蚀膜掩蔽法。理论分析和实验结果表明,该方法可以有效地控制激光化学腐蚀的图像形状;因不需要对激光光束进行聚焦,光传播垂直于基片表面,制作出的腐蚀孔侧壁具有很高的垂直度;利用激光光束中心区域能量分布近似均匀的特点,使小面积腐蚀区域的腐蚀速率近似相等,腐蚀面内各点没有明显的高度差;避免了激光对腐蚀孔侧壁的直接照射,横向腐蚀由激光化学腐蚀变为轻微化学腐蚀,大大降低了横向腐蚀对腐蚀孔形状的影响。为说明抗蚀膜掩蔽法的横向腐蚀问题,专门对GaAs基片的轻微腐蚀性能进行了研究并报道了有价值的实验结果。     

电极距离对激光电化学刻蚀速率及钻蚀的影响

利用溶液回路电流和红外热像监测,研究了电极距离对半导体激光电化学刻蚀速率和电化学横向钻蚀特性的影响.实验结果表明,电极距离由15 cm缩短为5 cm后,回路电流数值增大,其变化率增加约15.4%,等量化学热生成时间至少缩短2/3,说明缩短电极距离使半导体激光电化学刻蚀速率加快;当电极距离分别为20、15、10和5 cm时,垂直晶向刻蚀50 μm直线凹槽,所得凹槽实际宽度分别为100、85、70和60 μm,其晶向影响受到明显抑制,横向钻蚀大幅减小.研究结果说明,通过电极距离调节这一简单方式,有可能解决激光电化学刻蚀速度慢、横向钻蚀严重等难题.     

半导体湿法腐蚀中溶液的红外热像分布及其变化特性

提出了半导体湿法腐蚀中溶液热分布及其变化特性的红外热像分析方法。该方法的实质是湿法腐蚀中伴随着热量的生成与腐蚀液的热对流，利用红外热像分布图可以有效地显示该特征。实验结果表明：在半导体腐蚀过程中，化学热以半导体材料为中心，向四周梯度状对流；向上的热对流速率明显大于水平的热对流速率；红外热像仪可以实时纪录热对流过程，并获得任意时刻、任意小区域的热流情况，使得对湿法腐蚀过程中热对流特性的分析和理解更加直观。该方法的引入对半导体腐蚀过程中温度精确控制、腐蚀性能提高有重要的价值。     

星载光控高温超导衰减器及其光热效应影响时长

提出了一种针对星载高温超导系统使用的新型光控高温超导微波可变衰减器。该衰减器的实质是利用高温超导薄膜极低的微波表面电阻和卓越的激光响应特性，实现优良的衰减性能。主要结论包括：高温超导衰减器的插入损耗小于0．2dB，比常规衰减器低1个数量级；当激光波长为0．681μm时，高温超导衰减器的可变衰减精度小于0．01dB，比常规衰减器至少低1～2个数量级；研究了激光热效应的影响时长，当激光功率为45mW时，高温超导微带线的激光响应幅度约0．09dB，空间热效应影响持续时长约3．5s。     

一种新的激光诱导液相腐蚀法制作GaAs腐蚀孔

提出了一种掩膜投影的激光诱导液相腐蚀方法,采用波长0．53μm的倍频Nd：YAG连续激光器、镀Cr掩膜板、H2SO4和H2O2混合溶液,在GaAs基片上制作腐蚀孔。通过对腐蚀原理的分析,对影响加工精度的溶液配比和激光功率密度进行了实验研究,得出了H2SO4：H2O2：H2O=4：1：20、激光功率密度11．7W／cm^2的最佳实验组合,并在此条件下得到了直径为30μm的高质量腐蚀孔。通过对腐蚀孔的横向与底面形状的分析,从改进实验装置和进行激光束空间整形2方面提出了改进的方法．对提高掩膜投影法的加工精度具有重要意义。     

激光辐照下GaAs表面腐蚀液滴自然浸润过程及其边缘刻蚀特性

研究了激光辐照下GaAs表面酸性腐蚀液滴的浸润及其腐蚀特性,实验获得了激光辐照下H2SO4-H2O2液滴在GaAs表面的浸润过程以及液滴边缘方位、晶体取向等差异对GaAs半导体表面刻蚀效果的影响,得到了有价值的结论.实验结果表明,腐蚀液液滴在GaAs表面随着时间向外扩散,腐蚀现象由中心向四周逐渐减弱,并在边缘部分出现不完全腐蚀现象;通过对同一液滴的不同位置的边缘进行观察发现液滴边缘的腐蚀图样不完全相同,由于晶体的各向异性使腐蚀图样具有明显的方向性,此结论对半导体器件的加工工艺起着重要的理论补充作用.     

无掩膜激光辅助刻蚀GaAs图形中的衍射条纹分布

以菲涅耳直边衍射理论为基础,通过大量实验;对影响激光辅助化学刻蚀图形效果最为明显的直边、宽缝和交叉三种衍射行为进行研究;获得了光强分布与衍射腐蚀条纹分布的主要特性.实验表明,直边衍射的衍射腐蚀深度最大值位于直接照明区,微微偏离阴影边区域缝宽对宽缝衍射的腐蚀条纹特性有较大影响;交叉衍射时,受GaAS晶体取向影响,其刻蚀条纹分布不完全对称.     

光控高温超导衰减器及光斑偏移对其光响应特性的影响

研制了工作于液氮温度的高温超导系统使用的新型光控高温超导微波可变衰减器.该衰减器的实质是利用钇钡铜氧(YBCO)高温超导薄膜极低的微波表面电阻和卓越的激光响应特性,达到了优良的衰减性能.主要结果包括:可独立使用的光控高温超导微波可变衰减器样品尺寸为12 mm×8 mm×0.5 mm,与高温超导系统集成时无需外壳,体积与重量将大幅减小;高温超导衰减器的插入损耗小于0.2 dB,比常规衰减器低1个数量级;高温超导衰减器的可变衰减精度小于0.01 dB,比常规衰减器至少低1～2个数量级;在本实验条件下,当激光光斑中心偏移微带线中心0.3、0.5和0.7 mm时,其衰减器插损将由0.08 dB变为0.05、0.03和0.01 dB,说明激光光斑偏移量是影响YBCO高温超导衰减器性能的重要因素.     

消除半导体激光诱导腐蚀晶向影响的两步腐蚀新方法

提出了一种消除激光化学诱导液相腐蚀晶体取向影响的新方法———两步腐蚀法。激光化学液相两步腐蚀法实质上是加长非晶向方向图形的腐蚀时间,保证与晶向方向腐蚀程度一致。实验结果表明,晶体取向对激光化学诱导液相腐蚀图形有较大的影响;两步腐蚀法可以有效地消除晶体取向影响,得到需要的图形;与国内外普遍采用的表面抗蚀膜掩蔽和激光光强分布调节等方法相比,具有可以处理内部晶向影响,操作简单,设备要求低等特点,两步腐蚀法可以有效地克服常规方法的诸多弊端,达到消除晶向影响的目的,在特殊结构光电器件和光电集成中具有广泛的应用前景。