去除氢原子激光来帮忙

JasonYoo

去除氢原子激光来帮忙 [复制链接]

美国范德比大学的研究人员发现，自由电子激光器能够选择性地除去芯片中硅原子表面的氢原子，从而大大改进芯片的生产工艺。

    目前，半导体的生成过程是，将硅原子压制在一个薄片上，一次形成一层，再将每层叠加在一起。在这种生产过程中，氧原子会作为副反应聚集在硅层之间，从而破坏了芯片的功能。为了防止氧原子的破坏，通常会将硅原子与氢原子结合，形成一层保护层，从而保护硅原子的功能不会受到破坏。但是引入氢原子的过程又带来了新的问题：在新的一层硅片形成之前，必须除掉保护层中的氢原子，而目前所用的除去方法就是将芯片加热到摄氏800度的高温，这一高温过程导致硅原子的损坏，从而不能使芯片达到最佳运行速度。

    而新的激光技术引入后，加热过程将被完全取代，利用激光从硅片中移走氢原子，这样生成的半导体运行速度就会更快。这种全新的激光处理过程，能够在硅原子不被受热的情况下有选择性地移走氢原子，而专家们表示，硅原子所处的环境越热，对其功能的损坏就越大，芯片生产过程最好在尽可能低的温度下进行。

    在硅氢键中，移走氢原子所需要的破坏该键的能量相当于波长为4.8微米的红外线激光。研究人员将自由电子激光器中的激光进行了调整，直至激光器发射出4.8微米波长的光束，然后让硅氢键置于该光束中。激光的能量会引起硅原子和氢原子前后波动，直到振幅足够大，打破硅氢键。

    在第二部分的实验中，研究人员检测了在其他原子存在的情况下，激光是否能够选择性地除去硅表面的氢原子。他们在硅的表面加入氢的同位素氘原子，结果表明，只有氢原子被移走，氘原子仍然留在硅原子的表面。研究人员解释说，氘原子比氢原子重，两者的振动频率不会相同，因此氘原子不会被4.8微米波长的光捕获。这一验证结果将会扩大激光处理的使用范围。

    研究人员下一步的目标是，检验这种利用激光技术破坏化学键的方法能否用在更常见的晶体结构的硅半导体上。为了进一步认识这种破坏氢键的物理作用，研究人员还将在硅以外的物质如金刚石等中进行实验，看看是否对这些物质中的氢键发挥相同的作用，因为金刚石中的氢键与硅氢键非常相似。这样，就大大扩大利用了激光技术除掉晶体中原子的运用范围。