近日，日本RIKEN先進光子學中心研究激光應用的科學家們(men) 宣布，他們(men) 采用一種“BiBurst”模式的激光新技術，將矽的燒蝕加工速度大幅提升了23倍。

該技術是通過使用在MHz包膜中分組的GHz飛秒激光脈衝(chong) 來實現的。研究人員證明，在避免空氣電離的情況下，“BiBurst”模式能夠以比單脈衝(chong) 模式快23倍的燒蝕速度蝕刻矽，同時不影響燒蝕質量。日前，相關(guan) 的團隊研究成果已發表在《國際極限製造雜誌》（IJEM）上。

在矽片半導體(ti) 加工等實際應用中，提高燒蝕速度是非常必要的。原則上而言，激光強度越大，消融速度越快——然而，較高強度的飛秒激光脈衝(chong) 由於(yu) 空氣電離和產(chan) 生過多的熱量而頻遭偶然損傷(shang) 。BiBurst模式飛秒激光加工改寫(xie) 了飛秒激光加工以往的常識，將幫助克服工業(ye) 應用中的一係列瓶頸。

在GHz脈衝(chong) 中，入射的飛秒激光脈衝(chong) 序列具有極短的幾百皮秒（ps）脈衝(chong) 間隔，控製時間能量沉積在矽上，從(cong) 來提高了消融效率和質量。然後，該團隊進一步探索了在明顯更高的BiBurst脈衝(chong) 能量下進行高速、精細微加工矽的能力，這對應於(yu) BiBurst脈衝(chong) 中每個(ge) 脈衝(chong) 的綜合能量。

值得注意的是，當傳(chuan) 遞相同的激光總能量時，BiBurst脈衝(chong) 中每個(ge) 飛秒激光脈衝(chong) （內(nei) 脈衝(chong) ）的能量明顯小於(yu) 單脈衝(chong) 模式的脈衝(chong) 能量。再單脈衝(chong) 模式中，一旦強度超過臨(lin) 界值，空氣電離會(hui) 導致燒蝕表麵發生嚴(yan) 重損壞。而相比之下，BiBurst模式由於(yu) 其較低的脈衝(chong) 內(nei) 強度，則能夠提供更高的總能量來燒蝕矽，而不會(hui) 引起空氣電離。

因此，在避免空氣電離的情況下，BiBurst模式能夠在總能量和消融效率的協同作用下，消融速度比單脈衝(chong) 模式提高了23倍。此外，BiBurst對能量沉積的時間控製，使之即便在如此高的總能量下仍然保持很高的燒蝕質量。

而在單脈衝(chong) 模式下，當脈衝(chong) 內(nei) 能量超過消融閾值能量時，消融效率會(hui) 逐漸降低，因為(wei) 單個(ge) 脈衝(chong) 內(nei) 可以直接誘導消融。在這種情況下，燒蝕效率不再能夠依賴於(yu) 連續內(nei) 部脈衝(chong) 的協同貢獻而提高。

總結來看，BiBurst模式下較低的脈衝(chong) 內(nei) 能量，既能避免空氣電離，又能保持較高的消融效率，從(cong) 而獲得比GHz突發單脈衝(chong) 或單脈衝(chong) 模式更高的消融速度。因此，BiBurst模式下的激光燒蝕有潛力實現更高的加工吞吐量，同時保持高質量的矽微加工方麵的實際應用。