中國粉體網(wǎng)訊 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，下一代功率與射頻器件對(duì)材料性能和加工精度提出了更高要求。氮化鎵（GaN）、氧化鎵（Ga2O3）和金剛石作為寬禁帶半導(dǎo)體材料，因其卓越的物理化學(xué)特性，成為推動(dòng)功率與射頻器件性能突破的關(guān)鍵材料。然而，這些材料的硬脆特性及復(fù)雜物理化學(xué)性質(zhì)，給傳統(tǒng)加工技術(shù)帶來了巨大挑戰(zhàn)，激光微納加工技術(shù)為解決這些問題提供了新的途徑。
激光微納加工技術(shù)是利用激光束作為加工工具，在微米乃至納米尺度上對(duì)材料進(jìn)行精確加工的技術(shù)。激光束以其高能量密度、高方向性和高單色性等特點(diǎn)，能夠在極短的時(shí)間內(nèi)將光能轉(zhuǎn)化為熱能、機(jī)械能或化學(xué)能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的精確去除、改性或沉積。這一技術(shù)具有高精度、高效率、低損傷和非接觸式加工等特點(diǎn)。
在微納加工過程中，通常選用脈沖寬度小于百皮秒量級(jí)的超快激光作為光源，如飛秒激光和皮秒激光，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）由于脈沖寬度通常小于熱擴(kuò)散的時(shí)間，因此加工過程中帶來的熱影響區(qū)可以忽略不計(jì)，這通常被稱為“冷加工”；
（2）由于焦點(diǎn)處具有極高的峰值光強(qiáng)，因此幾乎可以被用來加工所有的材料；
（3）在激光加工過程中，焦點(diǎn)位置會(huì)產(chǎn)生多光子吸收現(xiàn)象，這可以進(jìn)一步提高激光微納加工的精度。
不同類型激光加工示意圖
以金剛石為例，激光技術(shù)加工主要集中在幾個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：
（1）激光切割。在金剛石切割加工中，高準(zhǔn)直度、低錐度以及高縱橫比的凹槽一直是高質(zhì)量切割的基本要求。與其他切割方式相比，激光切割具備無接觸、高效、切縫小和熱影響區(qū)小等獨(dú)特優(yōu)勢，成為加工金剛石的理想方法。
（2）激光拋光。激光拋光金剛石是一個(gè)基于燒蝕過程的技術(shù)，主要通過激光石墨化和隨后對(duì)石墨化層的激光燒蝕來實(shí)現(xiàn)，與連續(xù)激光器相比，脈沖激光器在目標(biāo)表面產(chǎn)生較小的熱損傷，因此更加適合精密加工。
（3）激光剝離。激光剝離通過生成改質(zhì)面并剝離該面實(shí)現(xiàn)切片，利用激光穿透晶體的特性，聚焦于特定深度處誘導(dǎo)改質(zhì)面形成，再沿該面實(shí)現(xiàn)分離。該技術(shù)顯著提升了加工效率與精度，為高質(zhì)量金剛石切片加工提供了新的解決方案。
（4）激光加工微通道。金剛石微通道結(jié)構(gòu)因其卓越的散熱性能，廣泛應(yīng)用于航空航天和電子器件領(lǐng)域。在微通道加工中，選擇適當(dāng)?shù)募す饷}寬是關(guān)鍵因素之一。飛秒激光由于其極短的脈沖持續(xù)時(shí)間和精確的熱控制能力，能夠加工出更為精細(xì)的微結(jié)構(gòu)。
2025年11月5日，中國粉體網(wǎng)將在河南•鄭州舉辦“2025半導(dǎo)體行業(yè)用金剛石材料技術(shù)大會(huì)”。屆時(shí)，我們將邀請(qǐng)到安徽大學(xué)胡倫珍教授出席本次大會(huì)并作題為《面向下一代功率與射頻器件的激光微納加工技術(shù)》的報(bào)告。
個(gè)人簡介
胡倫珍，安徽大學(xué)教授，安徽大學(xué)電子信息專業(yè)行業(yè)導(dǎo)師，安徽柏逸激光科技有限責(zé)任公司新產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，研究方向超快激光微納加工，先后參與5項(xiàng)國家自然科學(xué)基金以及科技部和軍工項(xiàng)目，主持橫向課題2項(xiàng)，發(fā)表SCI論文40余篇，作為主要起草人參與編寫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)各1項(xiàng)，授權(quán)專利10余項(xiàng)。
參考來源：
張曉宇等：面向金剛石材料高質(zhì)量激光加工方法和研究進(jìn)展
張懷智：透明硬脆材料內(nèi)部激光光場調(diào)控及微納加工應(yīng)用
光電資訊
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/石語）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)請(qǐng)告知?jiǎng)h除！
