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固体纳秒激光器应用于非晶硅薄膜结晶的研究
  • ISSN号:1001-5078
  • 期刊名称:《激光与红外》
  • 时间:0
  • 分类:TN249[电子电信—物理电子学] O484.1[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]中国科学院半导体研究所,北京100083, [2]中国科学院微电子研究所,北京100029
  • 相关基金:国家自然科学基金面上项目(No.61376083);中国科学院院装备研制项目资助.
中文摘要:

多晶硅薄膜比非晶硅薄膜具有更高的电子迁移率,在器件中表现出更优良的性能,脉冲激光结晶非晶硅薄膜制备多晶硅薄膜的方法具有热积存小、对衬底影响小、成本低等优点。使用532 nm固体纳秒激光器进行了非晶硅薄膜激光结晶实验,为了解决直接使用高斯光束结晶时因光斑能量分布带来的结晶效果不均匀,首先基于光束整型系统将圆形的高斯光束整型成为线性平顶光束,而后研究单脉冲能量密度、脉冲个数、非晶硅薄膜厚度对结晶效果的影响。结果表明,线性平顶光束用于非晶硅薄膜结晶具有更好的均匀性,对于100 nm非晶硅薄膜,随着能量密度的增加,晶粒逐渐变大,直到表面出现热损伤,最大晶粒尺寸约为1μm×500 nm。随着脉冲个数的增加,表面粗糙度有减小的趋势,观察到的最小粗糙度约为2.38 nm。对于20nm超薄非晶硅薄膜,只有当能量密度位于134 mJ/cm^2和167 mJ/cm^2之间、脉冲个数大于或等于八个时才能观察到明显的结晶效果。

英文摘要:

Compared with amorphous silicon thin film, polysilicon thin film has higher electron mobility and shows better electrical properties in the device. The method of preparing polycrystalline silicon thin film by pulsed laser crystallization of amorphous silicon thin film has the advantages of low thermal budget,little influence on the substrate and low cost. An experiment about laser crystallization of amorphous silicon thin films was carried out by using 532nm solid state nanosecond laser. To solve the problem of nonuniform effect when using Gaussian beam crystallization of amorphous silicon thin film, the circular Gauss beam was transformed into a linear flat top beam based on the beam shaping system. Then the effect of single pulse energy density, pulse number and thickness of amorphous silicon thin film on the crystallization of amorphous silicon thin film was investigated. The experimental results show that, linear flat top beam show better uniformity about laser crystallization Qf amorphous silicon thin film. For the 100nm amorphous sili- con thin film crystal ,with the increase of energy density, the grain becomes larger, until the surface is thermally damaged, and the largest grain size is about 1 μm × 500nm. And as the number of pulses increases, the surface roughness tends to decrease, and the minimum surface roughness is 2. 38 rim. For 20 nm ultra-thin amorphous silicon film, only when the energy density is between 134mJ/cm2 and 167mJ/cm2 ,and the number of pulses is more than or equal to 8, the obvious crystallization effect can be observed.

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期刊信息
  • 《激光与红外》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国信息产业部
  • 主办单位:华北光电技术研究所
  • 主编:周寿桓
  • 地址:北京市朝阳区三仙桥路4号11所院内
  • 邮编:100015
  • 邮箱:jgyhw@ncrieo.com.cn
  • 电话:010-84321137 84321138
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-5078
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2436/TN
  • 邮发代号:2-312
  • 获奖情况:
  • 无线电子学、电信技术核心期刊,1991年首届全国优秀国防科技期刊二等奖,1991年全国光学期刊二等奖,2007-2008年,获工业和信息化部“电子科技期刊学...,2009-2010年获工业和信息化部“优秀期刊奖”
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11856