激光退火可以使离子注入半导体的损伤层再结晶，获得完整的单晶结构，引起了极大的关注。
（相关资料图）
激光退火可以用来控制半导体单晶的缺陷吗？
报道的结果表明，激光退火可以消除硅单晶中的位错。在某些条件下，激光照射会因应力而产生位错。
因此，研究激光退火中各种缺陷的表现，了解这些缺陷的退火特性，从而对其进行有效控制具有重要意义。
硅单晶热氧化过程中引入的氧化堆垛层错(OSF)对晶体管和集成电路的性能影响很大。
为了控制和消除这些缺陷，人们进行了广泛的研究。氧化堆垛层错，特别是氧化表面堆垛层错（OSF）发生在晶体的表层，而激光退火就是表层的退火。
因此，使用激光退火来控制OSF 可能是合适的。本文介绍了使用激光退火控制OSF 的一些初步结果。
样品为晶面1·cm(111)的P型硅单晶片和晶面68·cm(100)的N型硅片。
所用激光器为Nd·YAG脉冲激光器，波长=1.06m。脉冲宽度由Q 开关控制，变化范围为数十纳秒到微秒。激光的脉冲能量约为2焦耳/cm2。光束经过透镜聚焦后的光斑直径约为0.5mm。点上的功率密度可以通过周期性脉冲宽度和样品距焦点的距离来改变。
范围从每平方厘米几兆瓦到数百兆瓦。
当激光光斑功率密度较低时，照射样品表面看不到外观变化。
随着功率密度的增加，首先，光斑内的几个离散小点开始融化（图1）。熔点的位置可以通过样品的不均匀性导致各点的吸收系数不同来确定。
当功率密度高时，会出现整个熔化区。如果熔层较深，凝固后常出现裂纹，裂纹基本沿110方向发展。
例如，在（100）单晶表面上，裂纹彼此垂直，而在（111）单晶表面上，裂纹彼此成60角（图2）。
较高的功率密度将使晶体汽化并产生小孔。
图1 离散熔点(630)
图2 凝固后出现的裂纹（630）
为了研究激光退火对OSFs的影响，我们从两个方面进行了实验。
一方面，样品首先被氧化，形成OSF，然后通过激光照射消除。另一方面，样品首先用激光照射，然后进行热氧化。
漂白掉SiO2 层后，用Sirtl 蚀刻溶液蚀刻样品30 秒以显示堆垛层错。使用金相显微镜观察激光退火对OSF 的影响。
实验表明，激光可以消除已形成的OSF，但激光对OSF的抑制作用更明显。
图3 显示了完整的激光点。激光光斑能量沿光斑直径呈高斯分布。光点的中心已被熔化，但OSF 尚未完全消除。现场周围有未熔化的退火区域。该地区的OSF基本上将其全部消灭。
激光点照射的实际范围比图3中照片所示的轮廓要大，因此在非熔化退火区域之外存在一个区域，尽管被照射，OSF仍没有被抑制。
因此，似乎存在一个功率密度范围正好可以抑制OSF的产生。如果功率密度太低，对OSFs没有抑制作用。
如果功率密度太高，即使晶体熔化后也不能完全抑制OSF，并且凝固后的表面非常不平整。
因此，从单独抑制OSF的角度来看，使用接近熔化的功率密度可能是合适的。
图3 激光退火光斑整体图（250）
图4 激光退火对OSFs的抑制效果（400）
图4所示为低功率密度激光退火的情况。 OSF基本上被压制在光斑中心的大范围内。
OSF 的出现通常是由于样品表面存在OSF 成核中心。在氧化过程中，它们首先在成核中心成核，然后继续生长成OSF。
激光退火对OSF的抑制作用明显是消除OSF的成核中心。
OSF的成核因素可能多种多样，但对于表面OSF来说，机械损伤（例如研磨留下的损伤）是一个重要因素。
这种表面上的轻微损伤相对容易通过在接近硅熔点的退火来消除。
在熔融状态下，表面的机械损伤应已消除，但熔融区内部出现了OSF，这表明样品在熔融凝固过程中出现了新的成核中心。
从图1 中可以看出，OSF 出现在几个熔点之一。
根据实验结果估计，为了有效抑制OSF，需要每平方厘米数十兆瓦的激光功率密度。
复合膜用PU胶是发展迅速的胶粘剂品种之一。国内相关企业和研究机构应积极关注国内外市场和技术的发展方向。
由于通用胶粘剂市场已饱和，应在耐蒸煮胶粘剂、100%固含量胶粘剂等高附加值产品上投入更多研发力度，进一步提高相关性能。
西方一些大型化工公司（如巴斯夫）在这方面开展了大量的研究工作。他们详细研究了水性和溶剂型PU胶粘剂制成的复合膜在各种性能上的差异，并进行了一些比较。效果令人满意，但其在实际应用中的进展还比较缓慢。
国内生产普通复合薄膜用PU胶粘剂的厂家较多，有浙江黄岩油墨厂、北京化工研究院、河南化学研究所等，具有一定规模。加上其他厂家，目前产量完全可以满足国内市场。近两年需求量已超过需求量；但耐蒸煮胶粘剂达到规模的厂家仅有北京化工研究院、大连轻化研究院等少数厂家，产量仍不能满足国内市场需求。大部分产品依赖进口。
中国聚氨酯工业协会在2002年年会上明确表示，要加强此类研究的开展，以满足日益增长的市场需求。
在食品行业中，一般包装用的PU胶在高温下容易水解，粘接强度低，容易造成薄膜脱落。因此，有必要改变聚酯软段和硬段部分的分子结构，开发新型耐蒸煮PU胶粘剂。
改性的主要方法是在合成聚酯时引入三官能以上的官能团，使大分子发生交联，从而提高胶粘剂的耐热性。
同时配方中还添加了环氧树脂作为改性剂。
大日本油墨化学工业株式会社和日本东洋油墨制造株式会社分别开发了一系列耐蒸煮PU粘合剂。
国内大连轻化工研究院研制的XK-908耐高温PU胶（引入异佛尔酮的六元环结构和对苯二甲酸的刚性结构）、HE-95(A)，产品性能已达到国外同类产品水平。
北京高盟、上海猎银、黎明化工研究院、襄樊航天化电公司也推出了耐135高温蒸煮的PU覆膜胶。
铝塑复合ALPP膜采用华东理工大学生产的高强度耐蒸煮PU复膜胶。 120时的粘合强度为0.11MPa，蒸煮前剥离强度为22.3N/(15mm)，蒸煮后剥离强度为21.9N/(15mm)。
为了降低VOC含量，北京高盟、江苏工学院等开发了超高固含量（80%85%）、低粘度覆膜胶、超低溶剂残留镀铝覆膜胶等新品种。
北京化工研究院、欧美克实业（深圳）有限公司等也开发生产了醇溶性PU覆膜胶。
经过多年的推广应用，表明国内一些厂家的耐蒸煮复合应用溶剂型双组份PU胶粘剂的生产技术已经通过考验。产品质量稳定、价格合理，可替代进口产品。
同样，在当今的食品工业中，通常使用各种层压复合薄膜来包装食品、饮料、调味品等。层压复合薄膜是通过使用粘合剂将塑料薄膜层与其他材料粘合在一起而制成的。溶剂型层压粘合剂含有有机挥发物，会污染食品并对人体健康有害。因此，在食品包装领域使用水性复膜胶代替溶剂型复膜胶是必然趋势。
在粘合剂中，软包装是西欧PU粘合剂的最大用户（几乎占1/4）。该产品正在从单组分溶剂型转变为水性PU 分散体(PUD)。分散体的交联技术得到了很大的提高，该技术可用于生产耐热性、耐湿性等更高性能的水性PU胶粘剂。
国外许多公司已开发出此类产品。例如，富乐公司开发的WD-4003、WD-4006和WD-4007 PU分散体对多种软包装材料具有优异的粘合力，交联后具有优异的粘合强度。高于薄膜材料本身，复合后在烘道中93处理24秒使其部分交联，使其获得足够的强度并切割成所需尺寸。
日本东邦化学工业株式会社开发出一种具有优异储存性能的离子水基PU粘合剂，特别适合制备食品包装用多层塑料薄膜。
我国水性PU覆膜胶的开发应用也取得了一定的进展。
安徽大学、华东理工大学、南京四环合成材料研究所、黎明化工研究院、北京高盟等单位均报告了研发成果。
目前国内市场使用的水性复膜胶大部分来自罗门哈斯、汉高等跨国公司。
PU材料是一种性能优良、用途广泛的高分子材料。其应用已渗透到关系国计民生的各个生产部门。为适应环保、安全、健康的发展要求，新型PU产品应应用于各行业。有溶剂、无溶剂、水性、热熔、UV固化和反应型热熔等环保发展，特别是水性PU材料，应努力缩小与国外先进水平的差距，取得更大的经济效益。
由于OSF对半导体器件和集成电路的性能产生不利影响，因此在生产中采用各种方法来控制和消除OSF。
上述实验表明，激光退火可以作为一种有效且简单的OSF控制方法。此外，OSFs的成核机制尚未阐明，激光退火为深化该领域的研究提供了新的方法。
衷心感谢段峰教授对我工作的指导。
