澤攸科技ZEM系列臺(tái)式掃描電鏡在多層結(jié)構(gòu)脈沖激光處理研究中的應(yīng)用探索
日期:2024-06-13
硅碳化物(SiC)作為一種具有前景的材料,在功率電子學(xué)領(lǐng)域中扮演著重要角色,尤其在SOI(硅上的絕緣體)結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)的SiC層,對(duì)于創(chuàng)建二極管結(jié)構(gòu)、微電機(jī)系統(tǒng)(MEMS)和光電子設(shè)備具有特別的意義。這些應(yīng)用要求材料具備優(yōu)異的電物理特性,包括良好的歐姆接觸和肖特基勢(shì)壘的形成。為了實(shí)現(xiàn)這些特性,通常需要對(duì)材料進(jìn)行后處理,如熱處理,以改善其電物理性能。脈沖激光處理(PLT)作為一種非接觸、高能量密度的處理手段,能夠?qū)崿F(xiàn)材料表面的局部熔化和活性層的激活,從而在不損害整體結(jié)構(gòu)的情況下,改善材料的電物理特性。此外PLT還能改變材料的光學(xué)特性,這對(duì)于光電子設(shè)備的性能同樣至關(guān)重要。
盡管SiC材料在電子和光電子領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力,但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。其中之一是如何在保持材料其他性能的同時(shí),實(shí)現(xiàn)對(duì)其電物理特性的有效調(diào)控。傳統(tǒng)的熱處理方法可能會(huì)因?yàn)楦邷囟鴮?dǎo)致材料結(jié)構(gòu)的退化或不均勻性。PLT提供了一種可能的解決方案,但其對(duì)材料特性的影響需要深入研究。特別是,PLT過程中的能量密度、脈沖寬度和處理時(shí)間等參數(shù)對(duì)材料結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電物理特性的具體影響尚不完全清楚。此外,PLT引起的表面形態(tài)變化、層電阻的變化以及可能的硅化物相形成等現(xiàn)象,都需要通過準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析來詳細(xì)闡述。解決這些問題對(duì)于優(yōu)化PLT工藝,提高SiC基電子和光電子設(shè)備的性能具有重要意義。
針對(duì)以上問題,研究團(tuán)隊(duì)利用澤攸科技ZEM系列臺(tái)式掃描電鏡進(jìn)行了深入研究,他們通過分析PLT對(duì)Ni/SiC/poly-Si/Si3N4/SiO2/Si結(jié)構(gòu)的光學(xué)和電物理特性的影響,并探討了在不同能量密度下PLT對(duì)材料表面形態(tài)、層電阻以及反射率等特性的改變,這項(xiàng)研究發(fā)表在第十四屆國(guó)際科學(xué)與技術(shù)會(huì)議上。
研究的主要內(nèi)容集中在探究PLT對(duì)Ni/SiC/poly-Si/Si3N4/SiO2/Si這種特定多層結(jié)構(gòu)材料的光學(xué)和電物理特性的影響。研究團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)方法,首先在硅基底上構(gòu)建了包含多晶硅、氮化硅、二氧化硅和硅碳化物的多層結(jié)構(gòu),并在其上沉積了鎳層。隨后利用紅寶石激光器對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同能量密度的脈沖激光處理。
圖 脈沖激光退火的示波圖
研究的核心在于分析PLT如何改變材料的表面形態(tài)、層電阻以及光譜反射率。通過掃描電子顯微鏡觀察到,在特定能量密度下,PLT能夠引起表面顆粒狀形態(tài)的形成,這種形態(tài)變化伴隨著材料反射率的降低。此外,通過測(cè)量層電阻的變化,研究揭示了PLT對(duì)材料電導(dǎo)率的顯著影響,這可能與表面層的熔化和硅化物相的形成有關(guān)。
進(jìn)一步地,研究還涉及了PLT對(duì)材料光學(xué)特性的影響,通過光譜反射率的測(cè)量,發(fā)現(xiàn)處理后的材料在不同能量密度下展現(xiàn)出不同的光譜特性。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解和優(yōu)化脈沖激光處理工藝,以及開發(fā)新型高性能電子和光電子設(shè)備具有重要意義。
圖 不同能量密度下脈沖激光處理對(duì)樣品表面形態(tài)影響的掃描電鏡圖像
研究中使用的澤攸科技ZEM系列臺(tái)式掃描電鏡主要用來觀察和分析經(jīng)過PLT后的Ni/SiC/poly-Si/Si3N4/SiO2/Si結(jié)構(gòu)的表面形態(tài)變化。通過這種高分辨率的顯微技術(shù),研究人員能夠詳細(xì)地觀察到材料表面在不同能量密度的PLT作用下發(fā)生的微觀結(jié)構(gòu)變化,如顆粒狀形態(tài)的形成和表面粗糙度的增加。
ZEM系列臺(tái)式掃描電鏡的使用為研究提供了重要的視覺證據(jù),幫助研究人員理解PLT如何影響材料的表面特性,這些特性的變化直接關(guān)聯(lián)到材料的光學(xué)和電物理性能。例如表面形態(tài)的改變可能會(huì)影響材料的反射率和吸收特性,而這些都是評(píng)估材料在光電應(yīng)用中性能的關(guān)鍵因素。此外通過ZEM系列臺(tái)式掃描電鏡的分析還有助于揭示PLT過程中可能發(fā)生的材料相變或化學(xué)組成的變化,這對(duì)于深入理解PLT對(duì) 材料性能影響的機(jī)理至關(guān)重要。
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作者:澤攸科技