長(zhǎng)脈沖激光與半導(dǎo)體材料的熱作用的數(shù)值分析.pdf

1、本文就長(zhǎng)脈沖激光對(duì)半導(dǎo)體材料熱損傷過程進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算研究，得到了半導(dǎo)體材料熔融后的瞬態(tài)溫度場(chǎng)和融化閾值等結(jié)果。 根據(jù)實(shí)際計(jì)算對(duì)象的特點(diǎn)，研究了網(wǎng)格大小和時(shí)間步長(zhǎng)參數(shù)與有限元求解的穩(wěn)定性關(guān)系，建立了優(yōu)化的軸對(duì)稱有限元模型。 根據(jù)經(jīng)典熱傳導(dǎo)的基本原理，在假設(shè)半導(dǎo)體材料為各向同性且熱學(xué)參數(shù)在熔融前后均為常數(shù)的基礎(chǔ)上，數(shù)值計(jì)算了長(zhǎng)脈沖激光輻照下硅和鍺的瞬態(tài)溫度場(chǎng)，得到硅和鍺材料的熔融閾值。進(jìn)而在入射激光光斑半徑遠(yuǎn)大于材料熱擴(kuò)散長(zhǎng)

2、度的條件下，得到的長(zhǎng)脈沖激光輻照下硅和鍺的瞬態(tài)溫度場(chǎng)。 利用熱焓法處理固-液相變過程，模擬了脈寬為1 ms的長(zhǎng)脈沖激光與半導(dǎo)體材料Si和Ge的熱作用過程，到了不同能量激光輻照不同的靶材模型下，靶材前表面中心點(diǎn)溫度歷史和沿激光入射方向靶材的溫度場(chǎng)分布情況，以及不同能量激光輻照下的靶材前、后表面的溫度分布情況。 本文還對(duì)硅和鍺的前后表面溫度分布情況、沿激光入射方向溫度分布情況，以及靶材中心溫度歷史和閾值進(jìn)行了對(duì)比，分析了硅和