硅片纳秒激光附加电流打孔实验研究

针对硅片具有反射率高、吸收率低等缺点，为了提高纳秒激光(波长为355 nm)在硅片上打孔蚀除材料效率，设计附加电流场装置，建立单脉冲烧蚀阈值模型，经过实验计算得到硅片烧蚀阈值为1.885 J/cm²。采用电流场辅助激光环切式进行硅片打孔，分别在激光加工次数和附加电流不同时做实验研究，当激光加工次数较少而附加电流较大时，激光加工的微孔入口孔和出口孔直径均显著增加，锥度减小，蚀除材料效率增大；当激光加工次数较多时，施加电流后由于多脉冲的累积效应，微孔直径变化不明显，这是由于附加电流场导致硅片内自由电子增多，更多的自由电子与激光光子发生碰撞，增加硅片对激光能量的吸收。实验表明，附加电流增加了硅片对波长为355 nm纳秒激光光子的吸收率，提高了硅片蚀除材料效率，也为高效率的纳秒激光加工硅片提供一种新方法。