超短脉冲激光与碳化硅相互作用研究

摘要

碳化硅(SiC)在半导体制造行业、航空航天领域应用广泛。超短脉冲激光可以实现SiC的冷加工,而研究激光与SiC相互作用过程及损伤阈值是一项重要研究课题。文章基于电子密度增长速率方程,结合雪崩电离模型、光致电离模型及电子空穴复合模型,对百飞秒至十皮秒的超短脉冲激光与SiC相互作用过程进行分析。结果表明,在波长不变的情况下,SiC损伤阈值随着脉宽变窄而呈线性减小,存在理论上的最小损伤阈值,对于1064 nm激光该值为0.47 J/cm^(2)。在脉宽不变的情况下,SiC损伤阈值随波长变长而增大。将模型计算与已报道实验结果进行比较,具有较好一致性。该研究可为SiC材料的超短脉冲激光加工参数选择提供理论指导。