准分子激光器通过激光引发光化反应

 

    准分子激光器激光用于半导体处理，特别是半导体表面退火，是一种有希望的应用，潜在的市场是很大的。激光处理比常规热处理的优点是能够纺织退火期间参杂剂的再分布，同事保持适当的再结晶和参杂剂活化。准分子激光能对样品均匀照射，而且准分子激光的光谱相当的宽，因而相干长度相当短，使得样品中的干涉效应减，而在以往的激光退火中，这时难以解决的问题。准分子激光的紫外波长很适于退火样品的薄层穿透，准分子激光还可以聚焦成微米级尺寸进行材料处理。

 

    准分子激光器的特点：

 

    1、准分子以激发态形式存在，寿命很短，仅有10的-8次方S量级，基态为10的-13次方S量级，跃迁发生在低激发态和排斥的基态（或弱束缚）之间，其荧光谱为一连续带。

 

    2、由于其荧光谱为一连续带，故可以实现波长可调谐运转。

 

    3、由于激光跃迁的下能级（基态）的离子迅速离解，激光下能级基本为空的，易实现粒子数反转，因此量子效率很高，接近100%，且可以高重复频率运转。

 

    4、输出激光波长主要在紫外线到可见光段，波长短、频率高、能量大、焦斑小、加工分辨率高，适合用于高质量的激光加工。

 

    利用准分子激光的良好聚焦作用，通过激光引发光化反应，使表面出现微米量级的沉淀或蚀刻。例如，用波长为193毫微米的氟化氩准分子激光在样品表面光解三氯化硼，已经实现了单晶硅和多晶硅的掺杂。此外，用脉宽为7豪微秒的准分子激光瞬间熔化表面，可使掺杂剂扩散到几千埃的深度并使掺杂剂*活化。采用这种技术制造的太阳能电池，转换效率约为13-14%。

 

    准分子激光器在医学领域使用：

 

    在医学领域中使用的激光器种类非常多，常用于眼科治疗的主要有红宝石激光、氩离子激光、氪离子、染料激光、掺钕钇铝石榴石激光和氟化氩准分子激光等固体、气体和液体的激光器，用连续的、脉冲的和调Q的方式，治疗眼底部色素膜和屈光间质等部位的数十种有关眼部疾病。

 

    眼科使用的准分子激光， 是以氩气和氟气为工作气体产生的激光。所谓准分子激光，是指受激二聚体所产生的激光，波长范围为157～353nm，所属紫外激光波段。用于临床的氟化氩混合物产生的波长为193nm的超紫外冷激光。

 

    波长为193nm的ArF准分子激光，进行屈光手术的机理就是光化学效应。准分子激光单个光子的能量大约是6.4eV，而角膜组织中肽键与碳分子键的结合能量仅为3.6eV。当其高能量的光子照射到角膜，直接将组织内的分子键打断，导致角膜组织碎裂而达到消融切割组织的目的，并且由于准分子激光脉宽短，又是光化学效应切除。因此，对切除周围组织的机械损伤和热损伤小。

 

    用这种刀施行光切术，其切割精度可达到μm级，其刀口损伤范围仅达nm级，而且由于无热效应而不会损伤邻近组织。所以现已运用于角膜手术，如角膜屈光手术、角膜疤痕去除等。