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2007年10月第28卷 第5期推 进 技 术J OURNAL OF PRO PUL SI ON TECHNOLOGYOct 2007V ol 28 No 5脉冲激光输出模式对介质薄膜损伤的影响*曹华梁,程祖海,叶克飞,余亮英,陈佳元(华中科技大学武汉光电国家实验室,湖北武汉430074)摘 要:采用单横模(TE M 01)和多模横向激励高气压(T E A )脉冲二氧化碳激光器和不同焦距的透镜对10 6 m 的增透膜进行了破坏实验,对破坏样品进行了显微分析,研究了不同激光模式和不同焦距透镜对薄膜破坏的影响。
实验结果表明,在短焦距透镜聚焦时,相同能量密度的单横模激光脉冲焦距前比焦距后更容易造成薄膜的损伤,破坏阈值相差5J /c m 2;使用长焦距透镜聚焦时,在单模激光脉冲和多模激光脉冲幅照下薄膜的损伤阈值基本相同,但比使用短焦距单模激光测量到的损伤阈值高。
关键词:激光损伤+;介质薄膜;破坏阈值;激光模式中图分类号:TN 249;V 439 文献标识码:A 文章编号:1001 4055(2007)05 0558 03* 收稿日期:2007 04 25;修订日期:2007 06 27。
基金项目:国家 九七三 项目(61328)。
作者简介:曹华梁(1972!),男,博士后,研究领域为高功率激光器件。
E m ai:l h l cao m a i@l sohu co mEffect of pulse laser m ode on da m age of dielectric t hi n fil mC AO H ua liang ,C H E NG Zu ha,i YE Ke fe,i YU L iang y i n g ,C HEN Jia yuan(W uhan N ati ona l Labo ra t o ry for Optoe lectron ics ,Huazhong Un i v.o fSc ience and T echno l ogy ,W uhan 430074,Chi na)Abstrac t : L aser i nduced da m age i n 10 6 m re flecti on reduc i ng coa ti ng was observed us i ng sing le mode (TE M 01)and mu lti m ode transverse l y ex cited at m ospher ic(TEA )ca rbon diox ide laser and different f o ca l l eng th optica l lens .D a m age sa m p l es w ere ana l y zed by m i croscope .E ffect o f laser m ode and f oca l leng t h on da m ag e o f d ielectr i c t h i n fil m w as st udied The re su lts show that sing le m ode laser radiati on of sa m e energy dens it y i s easier t o i nduce damage for sa m ple i n the front o f focal spo t of short focus lens than t hat beh i nd foca l spo t of short focus l ens .T he dev i ation o f da m age thresho l d was 5J /cm 2.W hen usi ng l ong focus lens ,the m easured da m age threshold o f fil m is si m ilar w it h si ng le mode lase r radiati on o r mu lti m ode laser ra d i ation ,but it is h i gher t han tha tw ith si ngle mode l aser rad i ation when usi ng short focus lensK ey word s : L ase r induced da m ag e +;D ielectric fil m ;D a m age thresho l d ;Laser m ode1 引 言随着激光技术的发展和激光器功率水平的提高,对光学元件抗激光破坏能力的要求也越来越高,光学薄膜的抗破坏能力对高能量TE A CO 2激光器及相关光学系统的正常工作极其重要,是提高TE A CO 2激光器单脉冲能量要解决的难点之一。
激光加工在非晶硅薄膜太阳能电池制造中的应用李轶武汉华工激光工程有限责任公司技术中心太阳能电池是利用光电转换原理将太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏特效应”，因此太阳能电池又称为“光伏电池”。
在过去的5年里，太阳能电池的开发应用已逐步走向商业化和产业化；太阳能电池已经在我国和一些国家大批量生产和应用；同时科研人员正在开发光电转换率更高、成本更低的太阳能电池。
可以预见，太阳能电池在人们的生产、生活中很可能成为替代煤和石油的重要能源之一。
图1：非晶硅薄膜太阳能电池图2：非晶硅薄膜太阳能电池的层叠结构图3：非晶硅薄膜太阳能电池生产的主要设备和工艺流程图4：将连续的膜层细分为单个电池图5：在单个电池之间建立串联连接结构非晶硅薄膜太阳能电池简目前可生产的太阳能电池主要有多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池。
多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池受上游晶体硅材料供应的短缺，导致越来越多的晶硅太阳能电池生产设备产量不足，不断上涨的晶硅价格也限制了晶硅太阳能电池的发展。
仅以硅原材料的消耗计算，生产1兆瓦晶体硅太阳电池，需要10～12吨高纯硅，但是如果消耗同样的硅材料用以生产非晶硅薄膜太阳能电池，则产出可以超过200兆瓦。
尽管非晶硅薄膜太阳能电池的转换效率（6％左右）不如晶硅太阳能电池的转换效率（15％～16％）高，但是其厚度（700nm）却要比晶硅太阳能电池（厚度为180μm）薄很多。
换句话说，非晶硅薄膜太阳能电池的总效能要比晶硅太阳能电池高很多。
对于同样功率的太阳电池阵列，非晶硅太阳电池比单晶硅、多晶硅电池发电要多约10%，而且非晶硅太阳电池的能源回收期仅1-1.5年。
非晶硅的原料是晶硅太阳能电池生产中西门子法生产多晶硅之前的硅烷气体，通过在硅烷（SiH4）中掺杂乙硼烷（B2H6）和磷化氢（PH3）等气体，在低成本基板上（玻璃、不锈钢）低温成膜，避开了成本最高和技术难度最大的西门子法工艺，直接将硅烷气体进行玻璃镀膜，然后制作电极和封装。
激光晶化非晶硅薄膜的表面机理研究
陈盛;史伟民;金晶;秦娟;王漪;夏义本
【期刊名称】《功能材料与器件学报》
【年(卷),期】2010(16)6
【摘要】采用PECVD工艺在普通玻璃衬底上制备非晶硅薄膜,用波长为532nm 的倍频Nd:YAG激光对非晶硅薄膜的表层进行了晶化。
研究了激光能量密度对非晶硅薄膜表面结晶度以及晶粒大小的影响,并对晶化后的非晶硅表面形貌进行了表征。
研究结果表明:该非晶硅薄膜晶化的阈值能量密度为800 mJ/cm^2,当激光能量密度大于该值时,晶化效果反而变差。
同时经过拉曼光谱表征,经由高斯拟合和数值计算得出薄膜结晶度在45%～60%之间,平均晶粒尺寸在30～50nm。
【总页数】5页(P565-569)
【关键词】等离子体化学气相沉积;激光晶化;纳米硅
【作者】陈盛;史伟民;金晶;秦娟;王漪;夏义本
【作者单位】上海大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN304.055
【相关文献】
1.非晶硅薄膜的激光晶化及深度剖析喇曼光谱研究 [J], 徐晓轩;林海波;武中臣;李洪波;俞钢;朱箭;张存洲;张光寅
2.532 nm连续激光晶化非晶硅薄膜的原位拉曼光谱研究 [J], 徐二明;袁超;王俊平;
霍浩磊;梁二军
3.连续氩氪离子激光晶化非晶硅薄膜的研究 [J], 周德让;段国平;陈俊岭;韩俊鹤;黄明举
4.355nm YAG皮秒脉冲激光晶化非晶硅薄膜的研究 [J], 赖键均;段春艳;艾斌;曾学然;邓幼俊;刘超;沈辉
5.488nm连续激光晶化本征非晶硅薄膜的喇曼光谱研究 [J], 段国平;陈俊领;韩俊鹤;黄明举
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《表面科学与技术》课程作业关于脉冲激光沉积（PLD）薄膜技术的探讨摘要：薄膜材料广泛应用在半导体材料、超导材料、生物材料、微电子元件等方面。
为了得到高质量的薄膜材料，科学家一直在寻找和探讨各种新的技术，脉冲激光沉积（Pulsed Laser Diposition PLD）薄膜技术是近年来快速发展起来的使用范围最广，最有前途的制膜技术之一。
本文介绍了脉冲激光沉积(PLD)薄膜技术的原理及特点，并与其他薄膜技术进行对比，探讨衬底温度、靶材与基底的距离、退火温度、靶材的致密度、激光能量、激光频率等参数对薄膜质量的影响。
分析了脉冲激光沉积技术在功能薄膜材料中的应用和研究现状，并展望了该技术的应用前景。
关键字：脉冲激光沉积（PLD）等离子体薄膜技术前言上世纪60年代第一台红宝石激光器的问世，开启了激光与物质相互作用的全新领域。
科学家们发现当用激光照射固体材料时，有电子、离子和中性原子从固体表面逃逸出来，这些跑出来的粒子在材料附近形成一个发光的等离子区，其温度估计在几千到一万度之间，随后有人想到，若能使这些粒子在衬底上凝结，就可得到薄膜，这就是最初激光镀膜的概念。
最初有人尝试用激光制备光学薄膜，这种方法经分析类似于电子束打靶蒸发镀膜，没有体现出其优势来，因此这项技术一直不被人们重视。
直到1987年，美国Bell实验室首次成功地利用短波长脉冲准分子激光制备了高质量的钇钡铜氧超导薄膜，这一创举使得脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition，简称PLD)技术受到国际上广大科研工作者的高度重视，从此PLD成为一种重要的制膜技术]1[1。
由于脉冲激光沉积技术具有许多优点，它被广泛用于铁电、半导体、金刚石(类金刚石)等多种功能薄膜以及生物陶瓷薄膜的制备上，可谓前途光明。
1. PLD 技术装置图及工作原理1.1 PLD系统脉冲沉积系统样式比较多，但是结构差不多，一般由准分子脉冲激光器、光路系统(光阑扫描器、会聚透镜、激光窗等)；沉积系统(真空室、抽真空泵、充气系统、靶材、基片加热器)；辅助设备(测控装置、监控装置、电机冷却系统)等组成]2[2，如图1-1所示。
