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    氣體知識(shí)

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    談?wù)劀?zhǔn)分子激光的發(fā)展歷史

    2011-12-4 16:30:01

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     1970Nikolai BasovV. A. DanilychevYu. M. Popov在莫斯科Lebedev物理研究所發(fā)明了準(zhǔn)分子激光,當(dāng)時(shí)使用了氙氣受激發(fā)射的電子束激發(fā)態(tài)二聚體(Xe2),波長(zhǎng)為172nm。不久這個(gè)技術(shù)得到了改善,1975年許多物理研究所開發(fā)了以稀有氣體鹵化物(XeBr)為發(fā)射源的準(zhǔn)分子激光。這些物理研究所包括Avco Everett研究實(shí)驗(yàn)室、Sandia國家實(shí)驗(yàn)室,Northrop技術(shù)研發(fā)中心,以及美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室。繼而他們又開發(fā)了以微波放電方式的XeCl準(zhǔn)分子激光,此發(fā)現(xiàn)使全球準(zhǔn)分子研究領(lǐng)域的研究人員倍受鼓舞。
     
     
     準(zhǔn)分子激光的波長(zhǎng)取決于所使用的分子,通常是在紫外波段:
     
    Excimer     Wavelength    Relative Power (mW
     
    Ar2*           126nm
    Kr2*           146nm
    Xe2*           172nm
    ArF            193nm                   60
    KrCl           222nm                   25
    KrF            248nm                  100
    XeBr           282nm
    XeCl           308nm                   50
    XeF            351nm                   45
     
      準(zhǔn)分子激光技術(shù)是微電子芯片制造所需的關(guān)鍵技術(shù)之一,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于高分辨率光刻機(jī)。目前最先進(jìn)的光刻工具是使用深紫外線(DUVKrFArF波長(zhǎng)為248nm193nm準(zhǔn)分子激光,也是目前占主導(dǎo)地位的光刻技術(shù),因此也被稱為“準(zhǔn)分子激光光刻技術(shù)”,這使得晶體管特征尺寸縮小45nm以下。在過去的20年,準(zhǔn)分子激光光刻是所謂的摩爾定律繼續(xù)前進(jìn)的關(guān)鍵。
     
      準(zhǔn)分子激光器的高功率紫外輸出也使其可用于眼科手術(shù)和皮膚病治療。準(zhǔn)分子激光燈通常是吸收內(nèi)的第一個(gè)一米的十億分(納米)的組織。在1980 - 1983年,Samuel BlumRangaswamy Srinivasan James WynneIBMTJ Watson研究中心工作時(shí),他們觀察到紫外線準(zhǔn)分子激光對(duì)生物材料的效果,通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),準(zhǔn)分子激光精準(zhǔn)的切削,是高精度微型手術(shù)的理想選擇。這一重大的發(fā)現(xiàn)使BlumSrinivasanWynne2002年進(jìn)入了美國發(fā)明家名人堂,他們隨后的工作還介入了準(zhǔn)分子激光血管成形術(shù)和美國堪薩斯州立大學(xué)首創(chuàng)的準(zhǔn)分子激光LASIK手術(shù)的研究。XeCl 308nm準(zhǔn)分子激光,還可以治療多種包括牛皮癬、白癜風(fēng)、過敏性皮炎、斑禿、白斑病等皮膚病。
     
     
      在過去的20多年里,這一技術(shù)取得驚人的發(fā)展。目前半導(dǎo)體光刻設(shè)備的銷售已經(jīng)達(dá)到$400億美元/年,使芯片大小從1990年的0.5微米縮小到2010年小于45nm。預(yù)計(jì)這一趨勢(shì)發(fā)展估計(jì),未來10年芯片將會(huì)縮小到接近10納米。在激光1960年發(fā)明以來,準(zhǔn)分子激光光刻技術(shù)的發(fā)展,從更廣闊的科學(xué)和技術(shù)的角度上講,是激光50年發(fā)展歷史的重要里程碑之一。
     
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