半导体激光照射导致的热效应损伤可以恢复吗

激光与半导体材料相互作用的热效应是激光束入射于半导体材料后发生的主要物理现象之一。激光加热使半导体材料升温，发生热扩散、热膨胀和热应变，并可能使半导体材料发生烧蚀。如果辐照半导体材料的激光能量足够强，材料表面层局部区域会发生熔融和气化，导致半导体材料将可能改变或者失去原有功能。所以研究激光辐照半导体材料的热效应是激光加工、热处理等技术和激光热破坏的物理基础。对于一些典型的激光加热问题，可建立起激光作用固体材料的热源模型，并在一定的假设和边界条件下得到温度场分布情况。解析解只适合于较简单的情况，结果也是近似的。数值分析具有非常好的灵活性和处理复杂问题的能力，对烧蚀过程的物理模型合理，往往可以得到较好的结果。本文对超短脉冲激光和长脉冲激光辐照下半导体材料及其器件的烧蚀过程进行了研究。主要内容包括： 1、从热传导方程出发，采用隐式差分法，研究了长脉冲激光辐照几种典型的半导体材料的空间—时间温度场分布，分析了入射激光功率密度、激光脉冲宽度、半导体材料厚度对半导体材料的温升的影响。 2、从双温模型出发，用有限差分法对双温方程进行数值求解，给出了超短脉冲烧蚀半导体的温度场空间分布，研究了超短激光的破坏阈值，分析了不同激光脉冲宽度对破坏阈值的影响。结果表明载流子与晶格的温度耦合时间和金属耦合时间大致相同，并分析了不同激光脉宽，不同激光功率密度对半导体表面温升的影响，发现激光功率密度是影响载流子温升的主要因素。 3、从双温方程和载流子浓度变化的速率方程出发，采用有限差分法对载流子输运动力学模型及双温方程进行了研究分析。研究了超短脉冲辐照下光导型探测器的温度空间分布和载流子空间分布，并分析了光导型探测器的温升与入射激光功率密度、辐照时间的关系。更多新闻http://ic.big-bit.com

半导体器件一般都是硅材料制成的，常见的如二极管，三极管，MOS管，IGBT等，控制器件的最基本结构是PN结，以及硅绝缘层，这些结构的尺寸都非常小，耐电压和电流的能力都有限制，所谓击穿就是半导体内部的一些结被电热击穿，失去原有的特性，因为是物理损伤，微观上是硅晶体结构局部烧毁，所以无法恢复。

比如二极管的击穿，正常是正向导通，反向截止，一旦击穿，就失去这样的特性，特性变为电阻性的，严重的直接短路。

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