湿法化学刻蚀技术处理抛光熔石英元件

发布时间：2024-06-14 00:51

　　为了提高熔石英元件的抗激光损伤能力,采用基于氢氟酸刻蚀的湿法化学技术去除元件内的激光损伤诱因。利用不同的氢氟酸溶液处理经氧化铈抛光的熔石英元件,并对元件的刻蚀速率、表面洁净度、粗糙度、透过率和激光损伤性能进行评价。研究结果表明,与传统的静态刻蚀相比,在质量分数为6%的氢氟酸刻蚀溶液中引入能量密度约为0.6 W/cm²的兆声能量对元件的溶解速率和激光损伤性能没有明显的提升作用;化学刻蚀产生的沉积物对元件表面粗糙度和透过率均有不利影响,且沉积物比例与所用的刻蚀液成分和浓度密切相关;经质量分数6%或12%的纯氢氟酸溶液刻蚀(5±1)μm深度后,熔石英元件的激光损伤阈值相比于未刻蚀元件提升了约1.9倍;熔石英元件的激光损伤性能与表面粗糙度和透过率之间不是简单的线性关系,但激光损伤阈值较理想的元件(>20 J/cm²@3ns)往往具有较光滑的表面,即表面粗糙度<2 nm,由此可以确定有利于熔石英元件激光损伤性能的刻蚀条件,并获得元件表面粗糙度的控制指标。

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图1激光损伤测试系统结构示意图

利用三倍频(3ω)Nd∶YAG激光损伤测试系统的R∶1和1∶1测试方式评价熔石英元件的激光损伤性能。损伤测试系统如图1所示,入射激光为脉宽10ns,频率1Hz,束腰直径约380μm的紫外高斯光束,且光束垂直照射于元件后表面。该损伤测试系统配备了能量计用于检测实时激光能量密度....

图2不同溶液的刻蚀速率

在静态刻蚀与兆声刻蚀过程中,使用耐腐蚀的热传感器检测刻蚀溶液的实时温度,结果表明,刻蚀溶液温度始终恒定于(32±2.5)℃。同时,使用电位滴定仪对刻蚀液的成分与浓度进行精确标定,测试结果表明HF浓度在刻蚀过程中的变化极其微弱。实验测得刻蚀反应前E组溶液(12%HF+10%NH4F....

图3刻蚀元件表面状况

熔石英元件在5种溶液内刻蚀一定的深度后,在强光照射下将呈现不同的表面洁净度。图3为元件C2,C4(经6%HF+10%NH4F分别刻蚀4.5μm,22.7μm深度)及E4(经12%HF+10%NH4F刻蚀22.9μm深度)的表面状况。元件C2和C4局部表面均覆盖着一定....

图4沉积物比例与刻蚀深度的关系曲线

图3刻蚀元件表面状况使用图像处理软件ImageJ评估刻蚀元件表面覆盖的沉积物比例,部分结果如图4所示。C组元件经6%HF+10%NH4F溶液刻蚀后,表面沉积物比例随刻蚀深度的增加而显著提高。浅刻蚀0.8μm的C1元件表面无明显沉积物,随着刻蚀的继续,在刻蚀深度分别为4.5....

本文编号：3993899