硅碳化物（SiC）作為一種具有前景的材料，在功率電子學領域中扮演著重要角色，尤其在SOI（硅上的絕緣體）結構上生長的SiC層，對于創(chuàng)建二極管結構、微電機系統(tǒng)（MEMS）和光電子設備具有特別的意義。這些應用要求材料具備優(yōu)異的電物理特性，包括良好的歐姆接觸和肖特基勢壘的形成。為了實現(xiàn)這些特性，通常需要對材料進行后處理，如熱處理，以改善其電物理性能。脈沖激光處理（PLT）作為一種非接觸、高能量密度的處理手段，能夠?qū)崿F(xiàn)材料表面的局部熔化和活性層的激活，從而在不損害整體結構的情況下，改善材料的電物理特性。此外PLT還能改變材料的光學特性，這對于光電子設備的性能同樣至關重要。

盡管SiC材料在電子和光電子領域具有巨大的應用潛力，但在實際應用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。其中之一是如何在保持材料其他性能的同時，實現(xiàn)對其電物理特性的有效調(diào)控。傳統(tǒng)的熱處理方法可能會因為高溫而導致材料結構的退化或不均勻性。PLT提供了一種可能的解決方案，但其對材料特性的影響需要深入研究。特別是，PLT過程中的能量密度、脈沖寬度和處理時間等參數(shù)對材料結構、光學和電物理特性的具體影響尚不完全清楚。此外，PLT引起的表面形態(tài)變化、層電阻的變化以及可能的硅化物相形成等現(xiàn)象，都需要通過準確的實驗設計和分析來詳細闡述。解決這些問題對于優(yōu)化PLT工藝，提高SiC基電子和光電子設備的性能具有重要意義。

針對以上問題，研究團隊利用澤攸科技ZEM系列臺式掃描電鏡進行了深入研究，他們通過分析PLT對Ni/SiC/poly-Si/Si3N4/SiO2/Si結構的光學和電物理特性的影響，并探討了在不同能量密度下PLT對材料表面形態(tài)、層電阻以及反射率等特性的改變，這項研究發(fā)表在第十四屆國際科學與技術會議上。

研究的主要內(nèi)容集中在探究PLT對Ni/SiC/poly-Si/Si3N4/SiO2/Si這種特定多層結構材料的光學和電物理特性的影響。研究團隊通過實驗方法，首先在硅基底上構建了包含多晶硅、氮化硅、二氧化硅和硅碳化物的多層結構，并在其上沉積了鎳層。隨后利用紅寶石激光器對這些結構進行不同能量密度的脈沖激光處理。

圖 脈沖激光退火的示波圖

研究的核心在于分析PLT如何改變材料的表面形態(tài)、層電阻以及光譜反射率。通過掃描電子顯微鏡觀察到，在特定能量密度下，PLT能夠引起表面顆粒狀形態(tài)的形成，這種形態(tài)變化伴隨著材料反射率的降低。此外，通過測量層電阻的變化，研究揭示了PLT對材料電導率的顯著影響，這可能與表面層的熔化和硅化物相的形成有關。

進一步地，研究還涉及了PLT對材料光學特性的影響，通過光譜反射率的測量，發(fā)現(xiàn)處理后的材料在不同能量密度下展現(xiàn)出不同的光譜特性。這些發(fā)現(xiàn)對于理解和優(yōu)化脈沖激光處理工藝，以及開發(fā)新型高性能電子和光電子設備具有重要意義。

圖 不同能量密度下脈沖激光處理對樣品表面形態(tài)影響的掃描電鏡圖像

研究中使用的澤攸科技ZEM系列臺式掃描電鏡主要用來觀察和分析經(jīng)過PLT后的Ni/SiC/poly-Si/Si3N4/SiO2/Si結構的表面形態(tài)變化。通過這種高分辨率的顯微技術，研究人員能夠詳細地觀察到材料表面在不同能量密度的PLT作用下發(fā)生的微觀結構變化，如顆粒狀形態(tài)的形成和表面粗糙度的增加。

ZEM系列臺式掃描電鏡的使用為研究提供了重要的視覺證據(jù)，幫助研究人員理解PLT如何影響材料的表面特性，這些特性的變化直接關聯(lián)到材料的光學和電物理性能。例如表面形態(tài)的改變可能會影響材料的反射率和吸收特性，而這些都是評估材料在光電應用中性能的關鍵因素。此外通過ZEM系列臺式掃描電鏡的分析還有助于揭示PLT過程中可能發(fā)生的材料相變或化學組成的變化，這對于深入理解PLT對 材料性能影響的機理至關重要。