研究目的
研究重复频率对使用廉价氮气(N2)纳秒(ns)激光器生成的硅微结构形态的影响。
研究成果
研究表明,随着激光重复频率的增加,硅微结构的形貌会发生变化——从低重复频率下的周期性光栅状微结构转变为高重复频率下的沟槽状微结构。加工区域的宽度随重复频率增加而扩大。这种优化后的加工参数适用于大面积制备光伏和光子学应用所需的黑硅材料。
研究不足
该研究仅限于使用氮气纳秒激光在空气介质中探究重复频率对硅微结构形貌的影响。潜在的优化方向包括研究其他加工参数及其对微结构形貌的影响。
1:实验设计与方法选择:
本实验旨在研究重复频率对N2纳秒激光加工硅微结构形貌的影响。激光参数为波长337nm、脉宽约3.5ns、单脉冲能量170μJ。实验在空气介质中进行,保持样品扫描速度恒定为0.005mm/s,重复频率从5Hz调节至20Hz。
2:5ns、单脉冲能量170μJ。实验在空气介质中进行,保持样品扫描速度恒定为005mm/s,重复频率从5Hz调节至20Hz。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:实验采用单面抛光的p型(100)硅晶圆(1×1cm2尺寸)切割制样。
3:实验设备与材料清单:
N2纳秒激光器(型号NL 100,斯坦福研究系统公司)、焦距100mm柱面透镜、ZAICUS品牌USB数码显微镜内窥镜相机、日本电子场发射扫描电子显微镜(FESEM)、Zaber公司电动X-Y载物台(型号X-XY-LSM025A-KX13A-SQ3)。
4:实验流程与操作规范:
通过柱面透镜将激光束聚焦于硅样品表面,样品安装于电动X-Y载物台进行光栅扫描加工。采用USB数码显微镜内窥镜相机和FESEM进行形貌表征。
5:数据分析方法:
使用ImageJ软件对USB数码显微镜图像及FESEM图像进行形貌变化分析。
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N2 ns laser
NL 100
Stanford Research Systems
Used for generating microstructures on Si surface
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Field Emission Scanning Electron Microscope
FESEM
JEOL
Morphological study of generated microstructures
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motorized X-Y stage
X-XY-LSM025A-KX13A-SQ3
Zaber technologies Inc
Sample mounting and processing
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USB Digital Microscope Endoscope Camera
ZAICUS
Imaging of laser induced microstructures
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