研究目的
研究点激光熔融诱导单晶硅中晶体缺陷与残余应力的产生。
研究成果
该研究确定了单晶硅中从无位错到富位错再结晶转变的临界冷却速率。低于此阈值时，样品保持无位错且无残余应力；高于此阈值时，则观察到富含位错和残余应力的缺陷微结构。研究结果得到一个定量模型的支持，该模型通过本征点缺陷与位错的相互作用解释了这一转变机制。
研究不足
该研究聚焦于微秒激光脉冲，可能并不直接适用于其他激光加工条件。缺陷形成的机制可能因不同材料或激光参数而异。
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点激光熔融诱导的单晶硅晶体缺陷
DOI：10.1063/1.5142676
期刊：Journal of Applied Physics
出版年份：2020
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
单晶硅的激光加工已成为广泛应用的重要工具。本研究以微秒脉冲激光熔融为模型实验，探究晶体缺陷与残余应力的产生机制。通过显微拉曼光谱、缺陷腐蚀及透射电镜分析发现：当冷却速率超过jdT=dtj ? 2 (cid:2) 107 K/s时，再结晶区域未出现位错且样品保持无残余应力状态；而当冷却速率低于该阈值时，实验显示材料会急剧转变为富含位错与残余应力的缺陷微结构。透射电镜进一步揭示再结晶区内存在位错环、层错四面体及孔洞，表明再结晶过程中本征点缺陷处于过饱和状态。光致发光光谱补充分析显示随冷却速率降低存在三个特征区间：第一区间光谱无线缺陷相关谱线；第二区间出现点缺陷团簇相关谱线；第三区间点缺陷团簇谱线消失但位错相关谱线显现。我们提出定量模型，通过本征点缺陷与位错的相互作用解释了从无位错到富位错再结晶状态的转变机制。
作者：
T. Menold，E. Hadjixenophontos，R. Lawitzki，G. Schmitz，M. Ametowobla
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