泽攸科技ZEM系列台式扫描电镜在多层结构脉冲激光处理研究中的应用探索


发布时间:

2024-06-11

硅碳化物(SiC)作为一种具有前景的材料,在功率电子学领域中扮演着重要角色,尤其在SOI(硅上的绝缘体)结构上生长的SiC层,对于创建二极管结构、微电机系统(MEMS)和光电子设备具有特别的意义。

硅碳化物(SiC)作为一种具有前景的材料,在功率电子学领域中扮演着重要角色,尤其在SOI(硅上的绝缘体)结构上生长的SiC层,对于创建二极管结构、微电机系统(MEMS)和光电子设备具有特别的意义。这些应用要求材料具备优异的电物理特性,包括良好的欧姆接触和肖特基势垒的形成。为了实现这些特性,通常需要对材料进行后处理,如热处理,以改善其电物理性能。脉冲激光处理(PLT)作为一种非接触、高能量密度的处理手段,能够实现材料表面的局部熔化和活性层的激活,从而在不损害整体结构的情况下,改善材料的电物理特性。此外PLT还能改变材料的光学特性,这对于光电子设备的性能同样至关重要。

尽管SiC材料在电子和光电子领域具有巨大的应用潜力,但在实际应用中仍面临一些挑战。其中之一是如何在保持材料其他性能的同时,实现对其电物理特性的有效调控。传统的热处理方法可能会因为高温而导致材料结构的退化或不均匀性。PLT提供了一种可能的解决方案,但其对材料特性的影响需要深入研究。特别是,PLT过程中的能量密度、脉冲宽度和处理时间等参数对材料结构、光学和电物理特性的具体影响尚不完全清楚。此外,PLT引起的表面形态变化、层电阻的变化以及可能的硅化物相形成等现象,都需要通过精确的实验设计和分析来详细阐述。解决这些问题对于优化PLT工艺,提高SiC基电子和光电子设备的性能具有重要意义。

针对以上问题,研究团队利用泽攸科技ZEM系列台式扫描电镜进行了深入研究,他们通过分析PLT对Ni/SiC/poly-Si/Si3N4/SiO2/Si结构的光学和电物理特性的影响,并探讨了在不同能量密度下PLT对材料表面形态、层电阻以及反射率等特性的改变,这项研究发表在第十四届国际科学与技术会议上。

研究的主要内容集中在探究PLT对Ni/SiC/poly-Si/Si3N4/SiO2/Si这种特定多层结构材料的光学和电物理特性的影响。研究团队通过实验方法,首先在硅基底上构建了包含多晶硅、氮化硅、二氧化硅和硅碳化物的多层结构,并在其上沉积了镍层。随后利用红宝石激光器对这些结构进行不同能量密度的脉冲激光处理。

图 脉冲激光退火的示波图

研究的核心在于分析PLT如何改变材料的表面形态、层电阻以及光谱反射率。通过扫描电子显微镜观察到,在特定能量密度下,PLT能够引起表面颗粒状形态的形成,这种形态变化伴随着材料反射率的降低。此外,通过测量层电阻的变化,研究揭示了PLT对材料电导率的显著影响,这可能与表面层的熔化和硅化物相的形成有关。

进一步地,研究还涉及了PLT对材料光学特性的影响,通过光谱反射率的测量,发现处理后的材料在不同能量密度下展现出不同的光谱特性。这些发现对于理解和优化脉冲激光处理工艺,以及开发新型高性能电子和光电子设备具有重要意义。

图 不同能量密度下脉冲激光处理对样品表面形态影响的扫描电镜图像

研究中使用的泽攸科技ZEM系列台式扫描电镜主要用来观察和分析经过PLT后的Ni/SiC/poly-Si/Si3N4/SiO2/Si结构的表面形态变化。通过这种高分辨率的显微技术,研究人员能够详细地观察到材料表面在不同能量密度的PLT作用下发生的微观结构变化,如颗粒状形态的形成和表面粗糙度的增加。

ZEM系列台式扫描电镜的使用为研究提供了重要的视觉证据,帮助研究人员理解PLT如何影响材料的表面特性,这些特性的变化直接关联到材料的光学和电物理性能。例如表面形态的改变可能会影响材料的反射率和吸收特性,而这些都是评估材料在光电应用中性能的关键因素。此外通过ZEM系列台式扫描电镜的分析还有助于揭示PLT过程中可能发生的材料相变或化学组成的变化,这对于深入理解PLT对 材料性能影响的机理至关重要。

泽攸科技ZEM系列台式扫描电镜