[發明專利]樣品做一維精密平動實現二維激光SLS晶化的方法

有效

• 申請號: 201310498635.4
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103537794A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 賈曉潔;劉超;艾斌;鄧幼俊;沈輝
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/066
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 張玲春

技術領域

本發明涉及一種薄膜進行激光晶化處理的工藝，屬于薄膜加工處理技術領域，尤其涉及一種樣品做一維精密平動實現二維激光SLS晶化的方法。

背景技術

隨著太陽電池技術的迅速發展，人們提出了多晶硅薄膜太陽電池的構想，其中能否制備出晶粒尺寸較大、晶化范圍較廣的多晶硅籽晶層對最終電池的效率有著重要影響。順序側向固化（SLS：Sequential?Lateral?Solidification）是一種可用于操控玻璃和塑料上的薄膜的微結構的脈沖激光晶化過程，是一種以反復進行控制超級側向生長（CSLG：Controlled-Super-Lateral-Growth）和微平移為基礎的方法，制備出各種不同的非隨機性微結構，譬如大晶粒、高均勻性多晶薄膜，定向固化的微結構和位置可控的單晶區等。

一般地，SLS必須滿足兩個最基本的條件：1）局部完全熔化預先確定好的薄膜區，從而導致CSLG現象的發生；2）精確重新定位光束相對于樣品在側向生長方向的位置，以確保前一過程生長出的材料作為下一過程外延側向生長的籽晶。即：將前一個晶化區域的連接側向位置作為下一個晶化區域。

通常使用二維精密（電腦程序控制）平動以實現高效快速的生長，但是存在技術成本高等問題，目前，尚未有方法可以在樣品只做一維精密（電腦程序控制）平動下即實現SLS的方法，既保證高效快速的同時又實現降低成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種樣品做一維精密平動實現二維激光SLS晶化的方法，實現高效快速地在一維精密（電腦程序控制）平移中形成二維晶化圖樣。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種樣品做一維精密平動實現二維激光SLS晶化的方法，包括以下步驟：

1）提供一種多點激光掩膜，該激光掩膜具有a(h)×n個半徑r為10～25μm的掩膜孔，配合單位速度為d的y軸一維精密平移臺一同使用；

其中，a為列數，h為列間距，表示一次性形成a列花樣，h≥4r，a根據掩膜大小及激光光斑大小任意調整；n為行數，表示最終形成n點花樣，n可取2，3，4，5或6；

2）設計掩膜的重疊率與大小，配合微平移的速度與激光脈沖頻率，使脈沖每次平移的距離都小于側向生長距離，達到超級橫向生長，在薄膜樣品中形成面積較大的晶島。

本發明的方法，當a=1，n=5時；掩膜孔圓心位置位于：第一行(x=0,y=0)，第二行(x=-r,y=d)，第三行(x=-2r,y=2d)，第四行(x=-r,y=3d-r)，第五行(x=-r,y=4d+r)。

本發明的方法，當a>1時，h≥4r，掩膜孔圓心位置位于：第一行(x=(a-1)h,y=0)，第二行(x=(a-1)h-r,y=d)，第三行(x=(a-1)h-2r,y=2d)，第四行(x=(a-1)h-r,y=3d-r)，第五行(x=(a-1)h-r,y=4d+r)；

以上是使用與點重疊率為50%的掩膜設計，若重疊率為m，則將上述r替換為(1-m)r，其中m<1。

本發明的方法，當a=5，n=5，d=80μm，r=10μm時，該方法包括以下步驟：

a）激光器輸出第1個激光脈沖過后，激光透過激光掩膜打在待晶化樣品上的圖樣與掩膜形狀完全相同；隨即，由于移動y軸一維精密平移臺的作用，樣品向下移動距離d；

b）激光器輸出第2個激光脈沖過后，以第五行為例：激光透過激光掩膜打在待晶化樣品上的圖樣所形成的光斑的第五行與第1個激光脈沖打下的第四行相靠近，并保持在同一水平線上，新點在舊點的左邊；隨即，由于移動y軸一維精密平移臺的作用，樣品向下移動距離d；

c）激光器輸出第3個激光脈沖過后，以第五行為例：激光透過激光掩膜打在待晶化樣品上的圖樣所形成的光斑的第五行與第2個激光脈沖打下的第四行相靠近，并保持在同一水平線上，新點在舊點的左邊；隨即，由于移動y軸一維精密平移臺的作用，樣品向下移動距離d；

d）激光器輸出第4個激光脈沖過后，以第五行為例：激光透過激光掩膜打在待晶化樣品上的圖樣所形成的光斑的第五行與第3個激光脈沖打下的第四行相靠近，并保持在同一直線上，新點在舊點的下邊；隨即，由于移動y軸一維精密平移臺的作用，樣品向下移動距離d；