ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງການປຸງແຕ່ງການແຊກແຊງເລເຊີ (2)

ໂຄງປະກອບການຂອງມອນດເຕີແລະ multilayer ຮູບເງົາໂລຫະ

ເມື່ອໄວໆມານີ້, ເຕັກນິກການແຊກແຊງເລເຊີໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບຮູບແບບໄລຍະຍາວໄລຍະຍາວຂອງຫນ້າດິນໂລຫະບາງໆ. ເຕັກນິກການແຊກແຊງມີທ່າແຮງທີ່ດີສໍາລັບ micromachining ແລະ micronanostructuring ຂອງຮູບເງົາບາງສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໃນ microelectronics ແລະ micromechanics. ການສຶກສາຢ່າງກວ້າງຂວາງໄດ້ດໍາເນີນການກ່ຽວກັບການພົວພັນຂອງຮູບແບບການແຊກແຊງເລເຊີທີ່ມີຮູບເງົາ monolayer ແລະ multilayer. ປະກົດການຕ່າງໆໃນລະຫວ່າງການພົວພັນດັ່ງກ່າວລວມມີການປ່ຽນແປງທີ່ບໍ່ມີປະໂຫຍດ, ການປ່ຽນແປງໃນໄລຍະ, ປະຕິກິລິຍາລະຫວ່າງກາງ, ແລະອື່ນໆ.

ໂຄງສ້າງໂຄງສ້າງຂອງມອນດເຕີຟິມ

ໃນເວລາທີ່ຮູບແບບການແຊກແຊງເລເຊີທີ່ມີການແຈກຢາຍພະລັງງານປານກາງແມ່ນການສັ່ນສະເທືອນຢູ່ດ້ານຫນ້າຂອງແຜ່ນ, ພະລັງງານທີ່ຖືກດູດຊຶມສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຮ້ອນ, ຟຸ່ມະຫາສານແລະການຟື້ນຟູຂອງແຜ່ນທີ່ຂຶ້ນຢູ່ກັບຈຸດປະສົງພະລັງງານສໍາລັບຜົນກະທົບຕ່າງໆ. ໃນຫຼາຍໆກໍລະນີ, ການນໍາໃຊ້ໂຄງສ້າງເລເຊີສໍາລັບຮູບເງົາບາງໃຊ້ພະລັງງານ laser ສູງພໍທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຮ້ອນຂອງຮູບເງົາ. ເນື່ອງຈາກການດໍາເນີນການທີ່ບໍ່ດີຂອງພື້ນຖານທີ່ຢູ່ເບື້ອງຕົ້ນ, ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງພະລັງງານເລເຊີທີ່ໄດ້ຮັບການເອົາໃຈໃສ່ແມ່ນຖືກຈໍາກັດຢູ່ໃນຮູບເງົາບາງຢ່າງທີ່ເຮັດໃຫ້ເວລາດົນນານດົນນານກວ່າເວລາທີ່ເລິກລົງເມື່ອທຽບໃສ່ກັບເວລາທີ່ກໍາລັງເລເຊີ. ໄລຍະເວລາທີ່ໃຊ້ເວລາທີ່ມີນ້ໍາຫນັກເບື້ອງຍາວກໍ່ໃຫ້ເກີດຂະບວນການທາງດ້ານຮ່າງກາຍເຊັ່ນ: ການໄຫຼໄຟຟ້າທີ່ຫຼຸບໄດ້ຮັບຄວາມຮ້ອນສໍາລັບໂຄງສ້າງທາງດ້ານຮ່າງກາຍຂອງຫນ້າດິນ. ຮູບສະແດງ 11.55 ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງປະກອບໄລຍະປົກກະຕິທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍຮູບແບບການແຊກແຊງສອງຊັ້ນແລະຮູບສີ່ຫລ່ຽມສີ່ຫລ່ຽມທີ່ຖືກຫລອກລວງລົງໃສ່ຝາກາກ monolayer (18 ນິ້ວຫນາ) ທີ່ຝັງໄວ້ເທິງແຜ່ນກະຈົກ. ການສ້າງແບບຟອມໄລຍະທາງພູມສັນຖານຕາມໄລຍະເວລາດັ່ງກ່າວແມ່ນເນື່ອງມາຈາກການແບ່ງປັນຮູບເງົາທີ່ຫລອມເຫລວໃນເຂດ "ຮ້ອນ" ແລະ "ເຢັນ" ຢູ່ໃນພື້ນທີ່ (Kaganovskii et al., 2006).

ຄວາມຫນາຂອງຮູບເງົາມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການກໍ່ສ້າງຂອງໂຄງສ້າງໃນໄລຍະເວລາໃນລະຫວ່າງການປະຕິບັດການແຊກແຊງ. ສໍາລັບກໍລະນີທີ່ມີຄວາມຫນາບາງໆ (ຄວາມຫນາ 17 ນິ້ວ) ຮູບເງົາທອງກ່ຽວກັບ substrates ແກ້ວ, ໄດ້ສັງເກດເຫັນວ່າ beading (dewetting) ຂອງເດລ໌້ໍາຕອງເກີດຂື້ນຢູ່ໃນເຂດຮ້ອນຕາມດ້ວຍ motion ຂອງ beads ໄປສູ່ເຂດເຢັນໄດ້. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສໍາລັບຮູບເງົາຫນາ (ຄວາມຫນາ & gt 17 nm),

ຮູບທີ 11.13 ຮູບພາບ TEM ຂອງສາຍເຄືອບ Laser-Crystallized ຂອງຮູບເງົາ SiGe ໄດ້ crystallized ຢູ່ສອງອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: (a) 25 ° C ແລະ (ຂ) 740 ° C. (Reprinted from Eisele et al 2003. ດ້ວຍການອະນຸຍາດລິຂະສິດ Elsevier) ການໄຫລຂອງ hydrodynamic ຂອງວັດສະດຸຮູບເງົາທີ່ຫລອມເຫລວ (ແທນທີ່ຈະ dewetting) ຜົນໄດ້ຮັບໃນໂຄງສ້າງໄລຍະເວລາທີ່ສູງແລະຖືກຈໍາກັດ. ນອກຈາກນີ້ຄວາມຫນາຂອງຟິມກໍາຫນົດຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງເລເຊີ (ຄືຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງວຽກ) ທີ່ຈໍາເປັນໃນການປ່ຽນແປງຮູບພາບແລະການກໍ່ສ້າງຂອງໂຄງສ້າງໄລຍະເວລາ ຮູບທີ່ 11.16 ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າສໍາລັບຄວາມຫນາຂອງຟິມໃນລະດັບ 5-15 nm, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງປະລິມານຫຼຸດລົງດ້ວຍຄວາມຫນາຂອງຟິມ; ໃນຂະນະດຽວກັນ, ສໍາລັບຄວາມຫນາຂອງຟິມສູງກວ່າ 15 nm, ຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງຂຶ້ນກັບຄວາມຫນາຂອງແຜ່ນ (Kaganovskii et al., 2006).

ຮູບພາບ 11.14 ຮູບພາບ AFM ຂອງຮູບເງົາ SiGe ໄດ້ crystallized ໂດຍນໍາໃຊ້ scanning laser ການແຊກແຊງການແຊກແຊງ (SLIC). ການນໍາໃຊ້ plasma ຄັດເລືອກໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເບິ່ງແຍງຂອບເຂດຂອງເມັດພືດ. (ຕີພິມຈາກ Eisele et al 2003 ໂດຍມີການອະນຸຍາດລິຂະສິດ Elsevier.)

ຮູບ 1115 ໂຄງສ້າງໄລຍະເວລາທີ່ຜະລິດຢູ່ໃນຮູບເງົາທອງຫນາ 18 ນິ້ວໂດຍ (a) ສອງເບື້ອງ laser interfer et al. 2006 ດ້ວຍການອະນຸຍາດ. Copyright American Institute of Physics.)

ໂຄງປະກອບການຂອງຮູບເງົາໂລຫະ Multilayer

ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງການເຮັດວຽກໃນເຂດການດໍາເນີນງານການແຊກແຊງເລເຊີຂອງຮູບເງົາ multilayer ແມ່ນດໍາເນີນໂດຍ Prof. Mücklichແລະກຸ່ມການຄົ້ນຄວ້າຂອງລາວຢູ່ໃນເຢຍລະມັນ. ການປະສົມປະສານຂອງວັດຖຸໂລຫະທີ່ຫຼາກຫຼາຍຊະນິດໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຜະລິດຮູບເງົາສອງມິຕິແລະ trilayer ເທິງ substrates ແກ້ວທີ່ໄດ້ຮັບການສັ່ນສະເທືອນຕໍ່ກັບເລເຊີ

ຮູບທີ່ 1116 ການປ່ຽນແປງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນທີ່ຖືກຕ້ອງຕາມຄວາມຕ້ອງການເພື່ອສ້າງການປ່ຽນແປງຮູບພາບແລະການສ້າງຮູບແບບຂອງໄລຍະເວລາໃນຮູບເງົາທອງ 18 nm ໂດຍການນໍາໃຊ້ການແຊກແຊງເລເຊີ. ໂຄ້ງທີ່ມີປ້າຍຊື່ 1, 2, 3 ແລະ 4 ກົງກັນຂ້າມກັບໄລຍະເວລາຂອງ 2, 3.5, 5, ແລະ 10nm ຕາມລໍາດັບ. ຈຸດທົດລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນໃນຮູບນີ້ໄດ້ຮັບສໍາລັບໄລຍະເວລາ 5 ນາທີ. (ຖືກພິມອອກຈາກ Kaganovskii et al 2006. ໂດຍມີການອະນຸຍາດ, ລິຂະສິດຂອງສະຖາບັນຟິສິກອາເມລິກາ). ກົງກັນຂ້າມກັບຮູບເງົາ monolayer, ຮູບເງົາ multilayer ສະເຫນີຄວາມສັບສົນເພີ່ມເຕີມເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງໃນຄຸນລັກສະນະ thermophysical ຂອງໂລຫະທີ່ປະກອບແລະການຕອບສະຫນອງທີ່ແຕກຕ່າງກັນທີ່ສອດຄ້ອງກັບການ irradiation laser.

ສໍາລັບຮູບເງົາ multilayer ທີ່ມີວັດສະດຸຈຸດເລິກສູງໃນຊັ້ນເທິງ, ສາມລັກສະນະທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງໂຄງສ້າງການແຊກແຊງໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນຂຶ້ນຢູ່ກັບຄວາມສາມາດຂອງພະລັງງານເລເຊີ. ລະບົບຕ່າງໆທີ່ໄດ້ສຶກສາສໍາລັບການແຊກແຊງລວມມີ Fe-Al-glass, Fe-Ni-glass, Ti-Al-glass, ແລະ Ti-Ni-glass. ຂ້າງເທິງບາງ fluence laser ບາງ, F, ພະລັງງານ laser absorbed ແມ່ນພຽງພໍທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດ melting ຂອງຊັ້ນລຸ່ມທີ່ປະກອບດ້ວຍອຸປະກອນການ melting ຕ່ໍາ. ການຫລຸດລົງຂອງຊັ້ນລຸ່ມເຮັດໃຫ້ຄວາມກົດດັນໃນຊັ້ນເທິງບໍ່ມີການຜຸພັງ (ປະກອບດ້ວຍຈຸດເລິກສູງ) ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການປ່ຽນຮູບຂອງຊັ້ນເທິງ. ການປ່ຽນແປງດ້ານນອກຂອງຊັ້ນເທິງຈະປາກົດເປັນຮູບແບບໄລຍະເວລາໃນຫນ້າດິນຂອງຮູບເງົາ. ກົນໄກດັ່ງກ່າວແມ່ນສະແດງໃຫ້ເຫັນໃນຮູບ 11.17 ບ່ອນທີ່ A ສະແດງເຖິງຊັ້ນເທິງຂອງວັດສະດຸຈຸດເລິກທີ່ສູງຂຶ້ນແລະ B ສະແດງຮູບຊັ້ນລຸ່ມຂອງວັດສະດຸຈຸດເລິກຕ່ໍາ. ຖ້າຫາກວ່າ fluence laser ເພີ່ມຂຶ້ນຕື່ມອີກນອກຈາກ F, ການສູນພັນຂອງ B ໄດ້

ຮູບແບບ 11.17 ແຜນການຂອງກົນໄກການສ້າງຮູບແບບຂອງຮູບແບບຕ່າງໆໃນລະຫວ່າງການປະຕິບັດການແຊກແຊງເລເຊີຂອງຮູບເງົາສອງຊັ້ນທີ່ມີວັດສະດຸຈຸດເລິກສູງ (A) ຢູ່ຊັ້ນເທິງແລະວັດສະດຸຈຸດເລິກຕ່ໍາ (B) ຢູ່ຊັ້ນຕ່ໍາ: (a) ການແຜ່ກະຈາຍຂອງຫນ້າດິນທີ່ມີການແຈກຢາຍຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນໃນຮູບແບບການແຊກແຊງ, (ຂ) ການປ່ຽນແປງຂອງຊັ້ນເທິງທີ່ເກີດຂື້ນໂດຍການ melting ຊັ້ນຕ່ໍາ, (c) ການທໍາລາຍຊັ້ນເທິງ, (d) ຮູບແບບໄລຍະເວລາໃນເວລາທີ່ການໂຍກຍ້າຍວັດຖຸຖືກເລີ່ມຕົ້ນແລະ (e) ຮູບແບບໄລຍະເວລາທີ່ມີມູນຄ່າໃຫຍ່ຂອງ fluence ເລເຊີ. (ຕີພິມຈາກ Lasagni ແລະ Mucklich 2005b ດ້ວຍການອະນຸຍາດລິຂະສິດ Elsevier.)

layer ຍັງສືບຕໍ່ຈົນເຖິງຈຸດເລິກຂອງ A. ໃນທີ່ສຸດ, ຊັ້ນ A ແຕກແຍກອອກມາເຮັດໃຫ້ການໂຍນຂອງວັດຖຸ. ນີ້ສອດຄ່ອງກັບ fluence laser, ທີ່ການໂຍກຍ້າຍອຸປະກອນການແມ່ນການລິເລີ່ມ. ການໂຍກຍ້າຍຂອງອຸປະກອນຢູ່ໃນຈຸດສູງສຸດ interferance ຜົນໃນການຊຶມເສົ້າລະຫວ່າງສອງສູງສຸດຕິດຕໍ່ໃນໂຄງປະກອບການດ້ານຂອງຮູບເງົາໄດ້. ການເພີ່ມຂື້ນຕື່ມຂອງ fluence ຫຼາຍກວ່າ F, ເຮັດໃຫ້ການຂະຫຍາຍອຸປະກອນການເພີ່ມຂຶ້ນດ້ວຍຄວາມເລິກເພີ່ມຂຶ້ນຂອງການຊຶມເສົ້າຢູ່ທີ່ maxima ການແຊກແຊງທີ່ເຮັດໃຫ້ໂຄງປະກອບໄລຍະເວລາທີ່ຖືກກໍານົດດີ. ກົນໄກເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຮັບການຍືນຍັນຈາກການສັງເກດການທົດລອງຂອງໂຄງສ້າງຂອງຫນ້າດິນຂອງຮູບສີ່ຫລ່ຽມມົນທີ່ຖືກຖ່າຍທອດດ້ວຍຮູບແບບການແຊກແຊງເລເຊີຢູ່ໃນຮູບແບບຕ່າງໆ. ຮູບທີ່ 11.18 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບດ້ານເທິງແລະຮູບຮ່າງຂອງລະບົບ Fe-Ni-glas ສໍາລັບ Fand F ເທົ່າກັບ 151 ແລະ 201 mJ / cm2 respectivel (Lasagni ແລະ Mucklich 2005a, b).

ຄວາມພະຍາຍາມໃນການສ້າງແບບຈໍາລອງແບບຄວາມຮ້ອນຢ່າງກວ້າງຂວາງໄດ້ຖືກດໍາເນີນເພື່ອເຂົ້າໃຈເຖິງພຶດຕິກໍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງລະດັບຕ່າງໆໃນຮູບເງົາຫຼາຍໆແຜ່ນທີ່ປະກອບດ້ວຍສອງໂລຫະທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຄວາມພະຍາຍາມສ້າງແບບຈໍາລອງເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນອີງໃສ່ສະມະການໂອນຄວາມຮ້ອນຄ້າຍຄືກັບ Eq. (114) ຮູບ 1119 ສະເຫນີຜົນການສ້າງແບບຈໍາລອງແບບດັ່ງກ່າວໂດຍອີງໃສ່ການວິເຄາະອົງປະກອບທີ່ຈໍາກັດສໍາລັບຮູບເງົາ Ni-Al multilayer irradiated ດ້ວຍຮູບແບບ interference ເລເຊີ. ຄວາມຫນາຂອງຂັ້ນຕອນຂອງແຕ່ລະຊັ້ນ Al ແລະ Ni ແມ່ນ 20 ແລະ 30.3 ນາທີຕາມລໍາດັບແລະເດໄດ້ຮັບແສງສະຫວ່າງໂດຍມີເລເຊີ Q-switch Nd: YAG laser ມີຄວາມຍາວ 355 ນາໂນເມດ. ຕົວເລກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຈໍານວນເງິນຂອງອາລູມິນຽມທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນຊັ້ນຊັ້ນເທິງຂອງຮູບເງົາທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການບິດເບືອນຂອງເຄືອບນິກເກີນ. ການຫຼຸດລົງທີ່ສໍາຄັນຂອງຂັ້ນຕອນຂອງ nickel ທີ່ສອດຄ້ອງກັນຮຽກຮ້ອງໃຫ້

ຮູບ 1118 ດ້ານເທິງດ້ານຕ່າງໆແລະຮູບແບບທີ່ຕັ້ງຂອງໂຄງສ້າງຂອງຫນ້າດິນໃນຮູບເງົາ Fe-Ni-glass ທີ່ຖືກຖ່າຍທອດດ້ວຍຮູບແບບການແຊກແຊງເລເຊີ.

ຄວາມເລັ່ງຂອງເລຊິນທີ່ສູງຂຶ້ນເນື່ອງຈາກຈຸດເລັ່ງຂື້ນຂອງນິກເກີນກວ່າຂອງອາລູມິນຽມ. ນອກຈາກນັ້ນ, ໂຄງປະກອບການໄລຍະຍາວຂອງຮູບເງົາ multilayer ທີ່ມີຮູບແບບ interference laser ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມກົດດັນແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງໂຄງສ້າງຂຶ້ນຢູ່ກັບສະພາບຄວາມຮ້ອນທີ່ເກີດຂື້ນໃນໄລຍະການພົວພັນຂອງເລເຊີ - ວັດສະດຸ (Daniel et al., 2004).