CN104889573A - 一种用激光切割碲镉汞薄膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用激光切割碲镉汞薄膜的方法，它包括以下步骤：1、利用作图软件绘制切割路径，保存图形文档。2、将样品放在激光加工平台上，调节样品位置和水平，使激光聚焦在样品表面。3、设定激光加工系统的工作参数：波长：532nm/1064nm；脉宽：10ps～20fs；输出功率：10～200mW；扫描速度：200～2000mm/s；重复频率：500～1500Hz；重复次数：10～100次。4、样品切割。使用本发明进行碲镉汞薄膜切割能够获得宽度较窄、机械损伤小、边缘光滑、内部干净的切割槽，且操作简单，提高了工艺可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光加工技术，具体涉及一种用激光切割碲镉汞薄膜的方法。
背景技术
碲镉汞(HgCdTe，MCT)做为一种优良的三元系红外探测器材料，具有可调节的禁带宽度、宽光谱覆盖范围、较大的光学吸收系数、较高的电子和空穴迁移率等优点，成为制备红外探测器的优选红外材料。在碲镉汞探测器芯片的制备过程中经常需要制备不同形状的沟槽来进行光敏元的隔离或改变芯片中的应力分布。常规制备沟槽的方法有两种，分别为湿法腐蚀和干法刻蚀。湿法腐蚀需要先制备出各种形状的光刻胶掩膜，再利用含溴的腐蚀液进行腐蚀。湿法腐蚀对材料的损伤小，但可控性差、腐蚀时间过长会造成图形失真，难以形成高深宽比的沟槽。干法刻蚀也需要光刻，能较好的保持图形，但容易造成材料反形，增大器件的漏电流，降低器件性能。作为三元系闪锌矿结构的半导体材料，由于碲镉汞材料中Te－Hg键能较小，碲镉汞材料的性能不稳定，极易受到热或机械应力的影响造成Hg原子分布的变化，在受热和应力过程中产生的缺陷会作为产生－复合中心影响光生载流子的产生和运动，对器件性能产生影响。
激光加工作为一种新型能源加工技术，具有高精度、高效率、高质量的优点，由于不存在与加工对象的力学接触，对材料的应力影响降到最低。随着超短脉冲激光技术的发展，激光“冷加工”成为高精密加工制造的研究热点。
发明内容
本发明的目的在于获得适合碲镉汞薄膜切割的激光刻蚀条件和操作步骤。
本发明的目的是这样实现的：
一种用激光刻蚀进行碲镉汞薄膜切割的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)利用作图软件绘制切割路径，保存图形文档。
2)将样品放在激光加工平台上，调节样品位置和水平，使激光聚焦在样品表面。
3)设定激光加工系统的工作参数：
激光波长：532nm/1064nm；
激光脉宽：10ps～20fs；
激光输出功率：10～200mW；
激光扫描速度：200～2000mm/s；
激光重复频率：500～1500Hz；
重复次数：10～100次；
4)样品切割。
将激光切割后的样品放于光学显微镜下观察，切割槽内材料去除干净、槽的宽度均匀、边缘光滑没有裂纹。
本发明的优点在于：
1、采用超短脉冲激光和选择合适的激光工作参数，有效避免了激光加工过程中的热效应对碲镉汞材料性能的影响。
2、可以通过作图软件，灵活调整加工图形。由于不需要光刻过程，节省了光刻所需掩膜板的制备，极大节约成本。
3、降低了碲镉汞器件制备过程的复杂程度，提高成品率。
具体实施方式
实施案例1：
在本实施例中，本发明包括如下的步骤：
1)利用作图软件Auto CAD绘制一个10×10mm的矩形方框，并将矩形框的位置定义在中心距离原点(11mm，11mm)的位置，保存图形文档。
2)将外延层碲镉汞厚度为20um的碲镉汞/碲锌镉材料放在激光加工平台上，调节样品位置和水平，并使激光焦点位于样品表面。
3)设定激光加工系统的工作参数：
激光波长：532nm；
激光脉宽：20fs；
激光输出功率：10mW；
激光扫描速度：2000mm/s；
激光重复频率：1500Hz；
重复次数：10次；
在碲镉汞薄膜上刻蚀得到宽度约为10um的切割槽，切割槽内部材料去除干净、槽的宽度均匀、边缘光滑没有裂纹。
实施案例2：在本案例中设定的激光加工系统的工作参数如下：
激光波长：1064nm；
激光脉宽：20ps；
激光输出功率：200mW；
激光扫描速度：200mm/s；
激光重复频率：500Hz；
重复次数：100次；
在碲镉汞薄膜上刻蚀得到宽度约为20um的切割槽，切割槽内部材料去除干净、槽的宽度均匀、边缘光滑没有裂纹。
实施案例3：在本案例中设定的激光加工系统的工作参数如下：
激光波长：1064nm；
激光脉宽：10ps；
激光输出功率：50mW；
激光扫描速度：1000mm/s；
激光重复频率：1000Hz；
重复次数：50次；
在碲镉汞薄膜上刻蚀得到宽度约为15um的切割槽，切割槽内部材料去除干净、槽的宽度均匀、边缘光滑没有裂纹。
Claims (1)
1.一种用激光切割碲镉汞薄膜的方法，具体步骤如下：1)利用作图软件绘制切割路径，保存图形文档；2)将样品放在激光加工平台上，调节样品位置和水平，使激光聚焦在样品表面；3)设定激光加工系统的工作参数；4)切割样品，其特征在于：
所述的步骤3)中设定的激光加工系统的工作参数为：激光波长：532nm/1064nm；激光脉宽：10ps～20fs；激光输出功率：10～200mW；激光扫描速度：200～2000mm/s；激光重复频率：500～1500Hz；重复次数：10～100次。
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