Сочинение на тему Лазерное изготовление ничего

Экспериментальные процедуры

Эксперименты проводились для получения образцов, легированных B, с использованием той же экспериментальной установки, показанной на фиг. 4, с заменой фосфорной кислоты раствором борной кислоты (2%). Жидкость с присадкой готовили путем растворения 2 г борной кислоты H3BO3 в 1000 г дистиллированной воды в течение 45 минут, затем с использованием ультразвука в течение 1 минуты, чтобы обеспечить полную растворимость, поскольку 2% является максимальной растворимостью, которую можно получить при комнатной температуре. Коэффициент поглощения жидкости и коэффициент отражения также рассчитывали, применяя тот же эксперимент на фиг.4 2 и используя уравнения 4 1 к уравнению 4 4 для расчетов. , Эксперимент привел к коэффициенту поглощения приблизительно 0,27763 см -1, что подтверждает низкую абсорбцию раствора борной кислоты. Это означает, что почти 94,5% падающей энергии передается в случае (z = 2 мм) глубины легирования над подложкой. Это подтверждает правильность использования жидкости в качестве источника легирующей примеси без влияния на мощность, излучаемую лазером, поскольку при прохождении через саму кислоту не происходит значительных потерь. После погружения алмазной подложки в борную кислоту на 2% облучение эксимерным лазером ArF проводили при различных флюенсах, скоростях повторения и количестве лазерных снимков, как показано в матрице облучения на фиг.4. 8. Электропроводность, комбинационное измерение и катодолюминесценция ( Кл) измерения проводились для образца после облучения.

Измерения и температурная зависимость сопротивления

После кислотной обработки для удаления электропроводности поверхности образца проводились измерения для проверки электрического поведения облученных участков. Электроды не осаждались, головки наконечника непосредственно контактировали с облученным пятном. Измерения I-V показали явное снижение сопротивления при увеличении количества лазерных выстрелов, как показано на рисунке 4 9, аналогично экспериментальным результатам с использованием фосфорно-кислотной жидкости. Удельное электрическое сопротивление также уменьшалось с ростом температуры, что, очевидно, указывает на то, что поверхностный слой, генерируемый облучением, является полупроводниковым, и проводимость не является результатом какого-либо остаточного графита на поверхности.

Энергия активации

Сообщается, что энергия активации бора при низких уровнях бора составляет около 0,37 эВ [] и уменьшается почти до нуля, демонстрируя металлическую проводимость при очень высоких уровнях легирования []. Ранее также было обнаружено, что экспериментально обнаруженная энергия активации бора в образцах уменьшается с увеличением отношения B / C []. В то время как уменьшение энергии активации увеличивает число носителей заряда при разумной температуре, подвижность носителей заряда уменьшается, что ограничивает проводимость и полезность в некоторых структурах устройства, и эта проблема все еще стоит перед CVD-алмазом [7]. В нашем эксперименте активация энергия была оценена из температурной зависимости электропроводности по графику Аррениуса, как показано на рисунке 4 10. Энергия активации, оцененная по температурной зависимости электропроводности, уменьшается с увеличением числа выстрелов, что может быть связано с увеличением соотношение B / C. Линейность в некоторой степени согласуется с результатом, полученным на графике Аррениуса для природного бора, содержащего алмаз, и обнаружила, что он линейный с MSE 1 мэВ [7]. Электрический отклик эпитаксиальных пленок, легированных бором, может быть довольно сложным, и тип проводимости все еще изучается.

Измерения комбинационного картирования

Чтобы исследовать влияние структурных дефектов на спектры комбинационного рассеяния, были проведены конфокальные измерения комбинационного рассеяния, как показано на рисунке 4 11. Типичные спектры комбинационного рассеяния, измеренные на облученных участках a) 5 Дж / см2, 5 Гц, 1000 снимков b ) 5 Дж / см2, 20 Гц, 50 кадров c) необлученный фон. Рамановская спектроскопия является мощным неразрушающим методом оценки качества алмаза. Романовский пик алмаза чувствителен к решеточной структуре, деформации и примесям [,]. Кристаллические дефекты можно наблюдать с помощью анализа, основанного на полной ширине на половине максимума (FWHM) и картировании смещения пиков [,,]. Для алмаза p + романовский пик алмаза расширяется и смещается в сторону меньшего волнового числа с увеличением количества бора [,].

Спектры комбинационного рассеяния были измерены с использованием конфокальной рамановской микроскопической системы Nanophoton RAMAN-touch с источником Nd: YAG-лазера, работающим на длине волны 532 нм и мощностью лазера 5,5 Вт. Все спектры комбинационного рассеяния были измерены перед обработкой кислотой образца. и при комнатной температуре с фиксированным временем выдержки 0,5 с и фиксированным числом интегрирования. Для анализа комбинационного картирования положения пика и значения FWHM были использованы для создания картографических изображений, как показано на рисунке 4 12.

Известно, что алмазный пик первого порядка при 1333 см – 1 (оптический фонон в центре зоны) обычно уменьшается по интенсивности, смещается по волновому числу и асимметрично расширяется с увеличением содержания бора []. Раман показал один пик с центром в 1333 см-1, что связано с алмазом, но ни один пик не из-за графита или -C. Картирование показало изменения амплитуды в зависимости от условий легирования, в то время как Пиковый сдвиг и FWHM картирование были сохранены. Изменение интенсивности может быть связано со многими факторами:

потеря кристалличности из-за искажения решетки.

вклад электронов в рассеяние электронов, которые увеличиваются с концентрацией заряда.

Увеличение дефектов в кристалле

Кроме того, могут быть другие возможности изменения интенсивности, которые будут дополнительно исследованы с помощью других измерений. Сообщалось, что положение рамановского пика смещено вследствие деформации решетки, возникающей вокруг дислокаций. Наблюдаемый сдвиг не превышал +/- 1,0 см-1 от положения пика алмаза 1333 см-1, что соответствует напряжению сжатия / растяжения в десятки или сотни МПа. Большая деформация решетки порядка GPa обычно наблюдается в поли- или нанокристаллических алмазах, но редко генерируется в монокристаллических алмазах [], и это может быть причиной того, что не наблюдается никакого пика дерьма. асимметричный романовский пик алмаза из-за эффекта Фано не наблюдался, что может быть связано со слабым легированием. согласно предыдущим исследованиям, при использовании легированного ХОПФ алмаза появилась асимметричная форма вследствие эффекта Фано, вызванного сильным легированием бором, сопровождающегося появлением небольшого пика при более низком комбинационном сдвиге. это было связано с режимами локальной вибрации паров бора, но в нашей методике мы используем другую легирующую примесь и метод включения, отличный от CVD-алмаза.

Измерения катодолюминесценции (ХЛ)

Катодолюминесцентная (КЛ) спектроскопия была использована для изучения экситонной рекомбинации. CL является полезным инструментом для исследования электронных состояний в алмазе из-за таких дефектов решетки, как примеси, точечные дефекты и дислокации []. Появление полос ХЛ с энергиями, меньшими энергии запрещенной зоны (5,47 эВ) в алмазе ХОПФ, указывает на существование энергетических состояний, характерных для дефектов решетки, таких как очень широкая видимая полоса (полоса А), обычно наблюдаемая в алмазе, происходящий из дислокаций и иногда украшен бором или некоторыми другими примесями []. И наоборот, алмаз без таких полос КЛ означает, что он содержит только низкую плотность дефектов решетки []. Ранее сообщенный результат, касающийся алмаза с ХОПФ, показал, что минимальная энергия пары электрон-дырка в алмазе, ширина запрещенной зоны, составляет 5,49 эВ. Энергия, которая связывает