紫外激光的刻蚀应用
激光刻蚀的原理及应用

激光刻蚀的原理及应用一、激光刻蚀的原理激光刻蚀是一种常用的微纳加工技术,利用激光的高能量密度和高光纯度,通过短时间内的局部加热和蒸发来刻蚀材料表面。
其原理可总结为以下几点:1.能量浓缩:激光束能量经过透镜或其他光学装置的聚焦,使得能量在一定焦点处集中,达到高能量密度。
2.光与物质相互作用:激光束照射到材料表面时,光被材料吸收,能量被传递到材料中。
3.能量转化:被吸收的光能转化为材料内部分子或结晶的热运动能量,导致其温度升高。
4.热膨胀和蒸发:材料在高温作用下发生热膨胀和表面蒸发,局部材料被气化或剥离。
5.刻蚀效应:经过多次激光的照射,材料的表面被不断剥离,形成所需的刻蚀效果。
二、激光刻蚀的应用激光刻蚀技术具有高精度、高效率和非接触等优点,因此被广泛应用于多个领域。
以下是一些激光刻蚀的典型应用:1. 微电子制造激光刻蚀技术在微电子制造中发挥着关键作用。
通过激光刻蚀,可以在芯片表面精确地形成电路、通孔等微结构,用于制造集成电路、硅芯片和微电子器件。
2. 纳米加工激光刻蚀可用于纳米加工,通过对纳米材料进行局部处理,实现纳米结构的制备。
例如,在纳米光子学领域,可以使用激光刻蚀技术制备纳米光学器件,如纳米光波导、纳米阵列等。
3. 生物医学在生物医学领域,激光刻蚀技术可以用于生物芯片的制作。
通过激光刻蚀,可以在芯片表面形成微小阵列,用于细胞培养、蛋白质分离等应用。
4. 光学元件制造激光刻蚀可以制造光学元件,如光纤耦合器、光学波导、光栅等。
通过激光刻蚀技术,可以实现对光学材料的精密加工,制备出具有特定功能和性能的光学元件。
5. 微机电系统制造微机电系统(MEMS)是一种结合微电子技术和机械工程技术的新型集成器件。
激光刻蚀技术在MEMS制造中起着重要的作用,用于制造微马达、压力传感器、加速度计等微型机械结构。
6. 表面处理激光刻蚀可用于表面处理,改变材料表面的形貌和性质。
例如,在材料加工中,激光刻蚀可以用于提高材料的附着性、耐磨性和耐腐蚀性。
激光刻蚀是什么原理的应用

激光刻蚀是什么原理的应用概述激光刻蚀是一种先进的加工技术,通过激光束的高能量聚焦和高速扫描,将材料表面的一部分蒸发或氧化,从而实现对材料的刻蚀。
该技术融合了光学、光子学、材料科学等多个领域,被广泛应用于微电子制造、材料加工、生物医学等领域。
原理激光刻蚀的原理基于激光与材料相互作用的物理过程。
当激光束照射到材料表面时,激光能量被材料吸收,使材料温度升高。
一旦材料温度超过其熔点或汽化温度,就会发生蒸发或氧化,从而形成刻蚀。
激光束的聚焦和高速扫描可以实现精细刻蚀,使刻蚀的深度和形状得以精确控制。
应用激光刻蚀技术在各个领域都有广泛的应用。
以下列举了一些主要的应用领域:1.微电子制造:激光刻蚀技术是微电子制造中常用的工艺之一。
它可以用于制造集成电路、光电子器件等微观元件。
激光刻蚀能够实现高精度、高效率的微细加工,可以提高电子器件的性能和可靠性。
2.材料加工:激光刻蚀可以用于各种材料的刻蚀和修剪。
例如,它可以在陶瓷材料上实现精细刻蚀,制造出各种功能陶瓷器件。
在金属材料加工中,激光刻蚀可以用于制造微孔、微槽等结构。
3.生物医学:激光刻蚀技术在生物医学领域有着广泛的应用。
它可以用于制造微流控芯片、生物芯片等生物医学器件。
激光刻蚀技术可以实现高精度的微细加工,可以制造出具有复杂结构的生物芯片。
4.激光标记:激光刻蚀技术可以用于在各种材料上进行标记。
通过调节激光的功率和扫描速度,可以实现不同深度和形状的标记。
这种标记方式具有高精度、高耐久性和不易褪色的特点,广泛应用于制造业和雕刻业。
5.光学制造:激光刻蚀技术在光学制造领域有着重要的应用。
它可以用于制造光学元件,如透镜、棱镜等。
通过精确控制激光的刻蚀深度和形状,可以实现高精度的光学加工,提高光学元件的性能。
总结激光刻蚀技术是一种重要的加工技术,它基于激光与材料相互作用的物理过程,通过激光束的高能量聚焦和高速扫描实现对材料的刻蚀。
该技术已广泛应用于微电子制造、材料加工、生物医学等领域,并在这些领域取得了重要的进展。
紫外光刻机技术的研究与发展趋势

紫外光刻机技术的研究与发展趋势一、背景介绍紫外光刻技术是一种高精度、高分辨率的制造微电子器件的重要方法之一。
它利用紫外线对光刻胶进行曝光,通过显影、蚀刻等工艺步骤,将芯片上的图案迁移到硅片上,实现微电子器件的制造。
近年来,紫外光刻机技术在半导体制造、集成电路、显示器件等领域得到了广泛应用。
二、技术发展趋势1. 高分辨率化随着科技的不断进步,对微电子器件的制造要求也越来越高,尤其是对分辨率的要求。
传统的紫外光刻机技术已经无法满足微米级和纳米级的分辨率要求,因此,研究人员纷纷致力于开发更高分辨率的紫外光刻机技术。
包括多光束、电子束和极紫外光刻等新技术应运而生,努力提高分辨率,满足市场需求。
2. 多级曝光技术随着半导体器件尺寸的不断缩小,传统的单级曝光技术已经无法满足需求。
多级曝光技术通过多次曝光和对位,将一个芯片的图案分成多个子图案逐步曝光,最后形成一个完整的图案。
这种技术在提高整体曝光效率的同时,还可以提高分辨率并减小误差。
3. 高速刻蚀技术为了满足大规模集成电路的制造需求,紫外光刻机的刻蚀速度需要得到提高。
高速刻蚀技术通过优化刻蚀气体、调节蚀刻条件等方式,实现更高效的刻蚀过程。
同时,还可以提高刻蚀平坦度和减小副反应,降低产生缺陷的风险。
4. 绿色环保技术随着社会环保意识的增强,绿色环保技术成为紫外光刻机研究的一个重要方向。
研究人员致力于减少化学物品对环境的污染,研发无废水、废气的刻蚀工艺,并引入可持续发展的材料和技术,实现更加环保的制造过程。
5. 智能化与自动化随着人工智能和自动化技术的发展,紫外光刻机技术也逐渐向智能化和自动化方向发展。
通过引入智能控制系统、自动对位对焦技术等,提高生产线的自动化程度,降低人力投入和人为误差,并提高生产效率和产品质量。
三、结论紫外光刻机技术是现代微电子制造领域不可或缺的重要技术。
随着科技的不断进步和应用需求的增加,对紫外光刻技术的要求也越来越高。
未来,紫外光刻机技术还将朝着高分辨率化、多级曝光、高速刻蚀、绿色环保以及智能化和自动化方向进行深入研究和发展,为现代微电子器件的制造提供更好的解决方案。
镜片隐形标记印刷方法

镜片隐形标记印刷方法
1. 激光刻蚀,利用激光技术在镜片表面进行刻蚀,可以实现高精度的标记,且标记不易被仿制或篡改,具有很高的防伪性能。
2. UV印刷,UV印刷是一种利用紫外线固化墨水的印刷技术,可以在镜片表面形成清晰的标记,具有耐磨、耐候、防水的特点,适用于各种镜片材质。
3. 溅射镀膜,利用物理气相沉积技术,在镜片表面镀覆一层特殊材料,形成隐形标记,这种方法标记不易被磨损,具有较好的耐久性。
4. 印刷贴纸,将预先印刷好的标记贴纸粘贴在镜片表面,然后进行固化处理,这种方法成本较低,适用于小批量生产。
5. 水印印刷,利用特殊的印刷技术在镜片表面形成隐形的水印标记,这种方法不易被发现,具有一定的防伪效果。
以上是常见的镜片隐形标记印刷方法,不同的方法适用于不同的需求和材质,选择合适的方法可以提高镜片的品质和安全性。
值
得注意的是,无论采用何种方法,都需要在保证产品质量的前提下,遵循相关的法律法规和标准,以确保标记的合规性和可靠性。
激光刻蚀的原理和应用

激光刻蚀的原理和应用1. 激光刻蚀的原理激光刻蚀是一种通过激光光束对物体表面进行刻蚀的技术。
它利用激光光束的高能量密度和高聚束性来去除材料表面的一层物质,从而实现对物体表面的精细加工。
激光刻蚀的原理可以通过以下几个方面进行解析:1.光电热效应:激光光束的高能量密度会使物质表面吸收光能并迅速转化为热能,从而导致物质表面温度升高,达到揮发、熔化或汽化的程度,使物质在表面上被去除。
2.光电子效应:激光光束的高能量密度可以使光子与物质表面原子或分子发生碰撞,从而使电子脱离原子或分子,形成激发态或电离态,这些激发态或电离态会导致物质分子化学键的断裂,从而实现物质表面的去除。
3.光化学效应:激光与物质表面发生化学反应,形成新的化学物质或使原有化学物质发生结构或性质的变化,使物质表面被去除。
2. 激光刻蚀的应用激光刻蚀作为一种高精度、高效率的加工方法,在多个领域得到了广泛应用。
以下是激光刻蚀在不同领域的应用示例:2.1. 微电子制造领域激光刻蚀在微电子制造领域起着重要的作用。
它可以通过精确控制激光光束来进行微细图形的制作,如集成电路板、光电元件等。
激光刻蚀可以实现微米级别的精度,有效提高了微电子制造的生产效率和产品质量。
2.2. 光学器件制造领域激光刻蚀在光学器件制造领域也得到了广泛应用。
它可以用于制作光学元件的微细结构,如光栅、反射镜等。
激光刻蚀可以实现高精度、高复杂度的结构,从而提高光学器件的光学性能。
2.3. 生物医学领域在生物医学领域,激光刻蚀被用于进行组织工程和细胞培养等方面的研究。
激光刻蚀可以精确控制细胞或生物材料的形状和结构,从而实现对生物组织的精细修饰和修复,有助于提高生物医学研究的效果和治疗的效果。
2.4. 材料加工领域激光刻蚀在材料加工领域也有广泛的应用。
激光刻蚀可以用于制作金属、陶瓷等材料的微细结构和图案,如微孔、纹理等。
激光刻蚀可以实现高精度、高效率的加工,从而改善材料的性能和应用领域。
深紫外激光 用途

深紫外激光用途全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:深紫外激光是一种波长短于254纳米的紫外光,其具有高能量和强烈的穿透力,在许多领域有着广泛的应用。
深紫外激光的出现,极大地拓展了紫外激光的应用范围,使得人们能够更好地利用光的特性进行实验和研究。
深紫外激光在生物医学领域有着重要的应用。
人们常常利用深紫外激光进行细胞成像和显微镜观测,以便研究细胞的结构和功能。
深紫外激光还可以用于细胞杀灭和杀菌,对细菌和病毒具有高效的灭活作用。
在激光治疗方面,深紫外激光也有着重要的应用,可以用于癌症治疗、皮肤病治疗等领域。
深紫外激光在半导体制造业中也有着关键的作用。
在半导体晶片的制造过程中,常常需要使用光刻技术进行微细加工,而深紫外激光的高能量和小波长能够帮助实现更精确的光刻加工,提高半导体器件的制造精度和性能。
深紫外激光还可以用于半导体器件的检测和表面清洁,帮助确保器件的质量和稳定性。
在环境监测领域,深紫外激光也有着独特的应用优势。
由于其高能量和穿透力,深紫外激光可以用于检测空气中的微小颗粒和有害气体,帮助监测和控制环境污染。
深紫外激光还可以用于水质检测和海洋环境监测,帮助保护海洋生态系统的健康和稳定。
深紫外激光还在食品安全、材料加工、科学研究等领域有着重要的应用。
随着技术的进步和研究的深入,深紫外激光在更多领域展现出了巨大的潜力。
通过不断地改进和创新,深紫外激光将为人类社会带来更多的发展机遇和科学进步。
第二篇示例:深紫外激光(Deep ultraviolet laser)是一种波长在200至300纳米范围内的激光器。
相比于传统的紫外激光,深紫外激光具有更短的波长,因此具有更高的能量密度和更强的穿透力。
在近年来,深紫外激光在各种领域的应用逐渐受到关注,并取得了许多重要的研究成果。
深紫外激光的用途非常广泛,以下是一些主要的应用领域:1. 医学领域深紫外激光在医学领域的应用是其最为重要和广泛的领域之一。
深紫外激光可以用于生物分子的光解、光解聚合物以及细胞的照射。
紫外激光机原理及应用

紫外激光机原理及应用
紫外激光机是一种能够产生紫外激光的设备。
其原理是利用外部能量对激光介质进行激发,使其产生受激辐射,从而产生激光。
紫外激光机的基本结构包括激发系统、腔体系统和输出系统。
激发系统通过光电转换将外部电能转化为激发能量,通常采用闪光灯或其他激光器作为能量源。
腔体系统包括激光介质和光学器件,用于放大激发能量和形成激光振荡。
输出系统将产生的激光输出为可用的激光束。
紫外激光机具有许多应用。
其中,医疗应用是最常见的之一。
紫外激光可以用于眼科手术、皮肤病治疗、牙科治疗等。
此外,紫外激光还可以用于光刻技术,在集成电路制造、光子学器件制造等领域具有重要应用。
另外,紫外激光还可用于材料加工、科学研究、信息存储等领域。
它具有波长短、光斑质量好、激发能量高等特点,适用于许多需要高能量紫外光的场景。
深紫外深度光刻蚀在LIGA工艺中的应用

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关键 词 :微 型机 电 系统 ;微 细加 工 ;LGA工 艺 ;深度 光刻 I
中 图分 类号 :T 4 5 文献标识码 :A 文章编 号 : 17-7 6 (02 403-3 N0 6 l 7 20 )0 —oOo 4
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等 方面
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紫外激光的刻蚀应用 摘要:文章介绍了紫外激光的产生机理,以及紫外激光加工的特点和优势,举例说明了紫外激光刻蚀的应用及优势。
关键词:紫外;激光;刻蚀随着对小型电子产品和微电子元器件需求的日益增长,紫外激光是加工微电子元器件中被普遍使用的塑料和金属等材料的理想工具。
固态激光器最新技术推动了新一代结构紧凑、全固态紫外激光器的发展,从而使之成为这个领域中更经济有效的加工手段。
1、 紫外激光的产生[1-2]355nm 紫外激光由 1064nm Nd ∶ YAG 激光的三次谐波获得 ,具体技术途径是用二次谐波晶体腔内倍频1064nm 基波产生 532nm 二次谐波,基波和谐波再经三次谐波晶体腔内混频产生 355nm 三次谐波。
1、1简单理论三次谐波的产生分为两个部分,在第一个晶体中,部分 1064nm 基波辐射转换为二次谐波(532nm);接着,在第二个晶体中,未转换的基波辐射与二次谐波和频产生三次谐波。
在非线性晶体中混频的方程式为:*1132111exp()2dE jK E E j k z E dz γ=--∆•- *2231221exp()2dE jK E E j k z E dz γ=--∆•- *3312331exp()2dE jK E E j k z E dz γ=-∆•- 此处的 E j 项为以频率 ωj 在 z 方向上传播的波的综合电矢,ω3=ω1+ω2,波 j 的电场是 E j exp(i ωj t-ik j z)的实数部分,相位失配∆k =k 3-(k 1+k 2)正比于相位匹配方向上光路的偏离量∆θ,γ1项为吸收系数。
对于三倍频,有 ω2=2ω1,ω3=3ω1,K 2≈2K 1,K 3≈3K 1。
为了提高倍频效率及和频光的功率输出,我们要尽量满足位相匹配条件:∆k =0。
令参量 S 为三倍频晶体中二次谐波功率与总功率之比:22/()S P P P ωωω=+如果以 ω 和 2ω 输入的光子匹配为 1:1,则有 P ω+P2ω 及 S=0.67,理论上在小信号近似情况下,输入光束都能转换为三次谐波。
1、2实验装置实验装置如图 1 所示。
Nd:YVO4 晶体采用 a 轴切割,掺钕浓度为1%,尺寸为3mm ×3mm ×2mm ,一面镀1064nm/532nm 双波长高反膜作为输入镜,另一面镀 808nm 增透膜。
输出镜 M 曲率半径为 100mm ,凹面镀 1064nm/532nm 高反膜及 355nm 增透膜,平面镀355nm 高透膜。
二倍频晶体选用KTP,θ=90°,φ=23.5°,按Ⅱ类临界相位匹配切割,尺寸为2mm×2mm ×10mm,两端面镀1064nm/532nm 双色增透膜。
三倍频晶体选用Ⅰ类临界相位匹配LBO,θ=42.6°,φ=90°,尺寸为3mm×3mm×12mm,两端面镀1064nm/532nm/355nm 三色增透膜。
二倍频和三倍频晶体的放置要符合光波的偏振匹配条件,如图2所示Nd:YVO4、KTP和LBO 用致冷器温控。
用coherent公司生产的LabMaster Ultima P540 功率计,LM-UV2 紫外探测器测量紫外激光的功率。
2、紫外激光加工的特点[3-4]紫外激光除了具有激光的一般特点之外,还有一些与紫外波长相应的特点,使得紫外激光在很多材料的加工中有重要应用。
2、1紫外激光加工的原理与红外或可见光通常靠产生集中局部的加热使物质熔化或汽化的方式来进行加工不同,紫外加工从本质上说不是热处理。
紫外激光的波长在0.4um以下,而且大多数材料吸收紫外光比吸收红外光更容易,高能量的紫外光子直接破坏材料表面分子中原子间的连接键,这种“冷”光蚀处理加工出来的部件具有光滑的边缘和最低限度的炭化。
图3 激光与材料作用的示意图2、2紫外激光加工的优点:(1)紫外激光器的波长较短能加工很小的部件。
紫外激光的波长在0.4um一下,由于会聚光斑的最小直径直接正比于光波长(由于衍射) ,激光的波长越短,聚焦的能量就越集中,因此,更短波长意味着更高的空间分辨率。
例如,在钻微通道时,用CO2激光打出的最小孔极限是75um,而用355nm的紫外固体激光器可以加工成直径小于25um的通道。
(2)许多材料(如陶瓷、金属、聚合物等)对紫外波段的吸收比较大,可以加工许多红外和可见光激光器加工不了的材料。
像Cu这种金属对红外波段的光是高反的,用CO2激光切割它,若不进行预处理是无效的。
(3)紫外光子直接切断材料分子中原子间的连接键。
红外或可见光通常靠产生集中局部的加热使物质熔化或汽化的方式来进行加工,但这种加热会导致周围区域严重破坏,因而限制了边缘强度和产生小精细特征的能力。
与热加工相比,紫外激光加工使材料发生分解而被去除,因而加工处周边热损伤和热影响区小.而且紫外激光器尤其是固体紫外激光器的结构越来越紧凑、平均功率高、易维护、操作简便、成本低、生产率高。
3、紫外激光用于薄膜划线[5]3、1激光系统实验中使用两种不同的激光光源进行划线。
第一种光源是355nm波长的端面泵浦固体激光器,脉冲持续时间15ns,第二种是脉宽为8ns 的355nm波长的端面泵浦固体激光器。
两种光源的典型脉冲能量分布是高斯分布。
两种光源的功率通过一个外部衰减器调节。
为了得到高的加工速度,激光束通过扫描镜头传输。
3、2样品处理加工了两种类型的样品,为了研究烧蚀阈值,在玻璃上沉积了单层膜。
在激光划线研究中,未加工完成的太阳能电池用不同步骤在高级玻璃衬底上进行沉积。
非晶硅层用等离子体增强化学气象沉积法在MV系统中完成沉积,沉积薄膜层地厚度为500-600nm。
对于TCO 单层刻蚀,使用的是商用Asahi-U和自备的ITO(SnO2:In2O3)和AZO(ZnO:Al)样品。
3、3测量和特性描述技术刻蚀剖面测量和形态特性用共焦激光扫描显微镜Leica ICM 1000来获得。
附加的扫描电子显微镜和能量弥散X射线探测器的剖面分析图像能够使我们更好地理解划线过程中选择性刻蚀的形态特征。
3、4烧蚀阈值计算在激光选择性烧蚀过程中,确定合适的能量密度值是很重要的,这能在带来最小副作用的情况下有效的把材料去除。
烧蚀阈值对于确立可能的参数窗口是很有帮助的。
烧蚀阈值是通过测量增长值烧蚀孔径的增长值获得的。
表1 给出了单脉冲烧蚀的烧蚀能量密度的总结。
表1 薄膜材料的烧蚀阈值3、5激光划片工艺实验是在未抛光的太阳能电池上进行的,在这里每一个激光步骤都是用恰当的沉积层来评估的。
对第一步,在玻璃上沉积一层特殊的透明导电氧化物。
在第二步,在第二层的透明导电氧化物层再沉积一层非晶硅。
最后,第三步,基底结构上带有一层ZnO:Al的特殊样品作为静合接点。
3、5、1第一步,TCO划片在第一步中评估了三种TCO:Asahi-U, ITO和AZO。
表2 给出了依据实现加工的必须的能量密度和脉冲数。
图4 给出了与表2 中激光参数相应的划线的扫描电子显微镜图像。
表2 依据能量密度和每个位置的脉冲数确定的用于TCO的优化刻蚀激光参数图4 玻璃表面三种不同的透明导电氧化物在ns和ps激光辐射划线下的SEM图像和共焦剖面3、5、2第二步a-Si:H选择性烧蚀两种激光光源在没有损坏底层TCO的情况下,完成了对非晶硅层的完全消融。
这个过程用能量弥散x射线探测器进行了微量分析。
表3 给出了两种不同辐射,在两个不同速度下获得最佳结果激光的参数。
实验发现,对ps辐射,在低重叠的情况下需要更多的能量,而当能量密度与ns脉冲相近时,则需要更多的脉冲数。
此外,在这种情况下对刻槽的形态面貌以及材料去除和底层损坏的评估是非常重要的。
图5 给出了ns和ps辐射情况下的最佳划线。
表3 依据能量密度和每个位置的脉冲数确定的获得非晶硅层最佳划线效果的激光参数图5 ns和ps辐射下a-Si:H(pin)/Asahi-U/玻璃的激光划线SEM图像和EDX剖面为了使凹槽边缘的硅沉积物与它的实际高度相对应,图6 给出了最佳划线的共焦和EDX剖面。
图7 中的EDX剖面,显示了在第二步加工中TCO层的损坏。
图6 ns和ps辐射下a-Si:H(pin)/Asahi-U/玻璃的激光最佳划线的共焦和EDX剖面图7 阐明ns和ps辐射下a-Si:H(pin)/Asahi-U/玻璃的激光划线TCO层损坏的EDX剖面和SEM 图像3、5、3第三步静合接点的选择性烧蚀最后一步,从薄膜边缘获得激光整体互联是激光划线使静合接点的隔离。
硅结构上AZO层的完全去除用两种脉宽实现了,并且加工参数由表4 给出。
图给出了ns和ps辐射的最佳划线效果。
这些图片说明了电池上TCO叠层的选择性烧蚀成果。
表4 获得AZO层最佳划线效果的激光参数图ns和ps辐射下激光最佳划线的EDX剖面,SEM图像和共焦剖面以及地形图刻划太阳能电池板需要高重复率和短波长输出激光器。
经激光加工的电极可承受极高的热循环而不致损伤参考文献:[1]申高,檀慧明,X飞. LD 抽运355nm连续紫外激光器[J].光电工程,2007,34(5):23-26[2]陈德章,郭弘其等. LD抽运355nm准连续紫外激光器[J].激光技术,2005,29(5):514-516[3]俞君,曾智江等.紫外激光在微细加工技术中的优势研究[J].红外,2008,29(6):9-14[4]紫外固态激光器在微加工中展现出高精度和可靠性[J].光电子技术与信息,2002,15(2):31-32[5] S. Lauzurica∗, J.J. García-Ballesteros, M. Colina,等,Selective ablation with UV lasers of a-Si:H thin film solar cells in direct scribingconfiguration[J].Applied Surface Science,2011,257:5230-5236。