準分子激光器通過激光引發光化反應

 

    準分子激光器激光用于半導體處理，特別是半導體表面退火，是一種有希望的應用，潛在的市場是很大的。激光處理比常規熱處理的優點是能夠紡織退火期間參雜劑的再分布，同事保持適當的再結晶和參雜劑活化。準分子激光能對樣品均勻照射，而且準分子激光的光譜相當的寬，因而相干長度相當短，使得樣品中的干涉效應減，而在以往的激光退火中，這時難以解決的問題。準分子激光的紫外波長很適于退火樣品的薄層穿透，準分子激光還可以聚焦成微米級尺寸進行材料處理。

 

    準分子激光器的特點：

 

    1、準分子以激發態形式存在，壽命很短，僅有10的-8次方S量級，基態為10的-13次方S量級，躍遷發生在低激發態和排斥的基態（或弱束縛）之間，其熒光譜為一連續帶。

 

    2、由于其熒光譜為一連續帶，故可以實現波長可調諧運轉。

 

    3、由于激光躍遷的下能級（基態）的離子迅速離解，激光下能級基本為空的，易實現粒子數反轉，因此量子效率很高，接近100%，且可以高重復頻率運轉。

 

    4、輸出激光波長主要在紫外線到可見光段，波長短、頻率高、能量大、焦斑小、加工分辨率高，適合用于高質量的激光加工。

 

    利用準分子激光的良好聚焦作用，通過激光引發光化反應，使表面出現微米量級的沉淀或蝕刻。例如，用波長為193毫微米的氟化氬準分子激光在樣品表面光解三氯化硼，已經實現了單晶硅和多晶硅的摻雜。此外，用脈寬為7豪微秒的準分子激光瞬間熔化表面，可使摻雜劑擴散到幾千埃的深度并使摻雜劑*活化。采用這種技術制造的太陽能電池，轉換效率約為13-14%。

 

    準分子激光器在醫學領域使用：

 

    在醫學領域中使用的激光器種類非常多，常用于眼科治療的主要有紅寶石激光、氬離子激光、氪離子、染料激光、摻釹釔鋁石榴石激光和氟化氬準分子激光等固體、氣體和液體的激光器，用連續的、脈沖的和調Q的方式，治療眼底部色素膜和屈光間質等部位的數十種有關眼部疾病。

 

    眼科使用的準分子激光， 是以氬氣和氟氣為工作氣體產生的激光。所謂準分子激光，是指受激二聚體所產生的激光，波長范圍為157～353nm，所屬紫外激光波段。用于臨床的氟化氬混合物產生的波長為193nm的超紫外冷激光。

 

    波長為193nm的ArF準分子激光，進行屈光手術的機理就是光化學效應。準分子激光單個光子的能量大約是6.4eV，而角膜組織中肽鍵與碳分子鍵的結合能量僅為3.6eV。當其高能量的光子照射到角膜，直接將組織內的分子鍵打斷，導致角膜組織碎裂而達到消融切割組織的目的，并且由于準分子激光脈寬短，又是光化學效應切除。因此，對切除周圍組織的機械損傷和熱損傷小。

 

    用這種刀施行光切術，其切割精度可達到μm級，其刀口損傷范圍僅達nm級，而且由于無熱效應而不會損傷鄰近組織。所以現已運用于角膜手術，如角膜屈光手術、角膜疤痕去除等。