优化激光预处理提升HfO2薄膜激光损伤阈值

本研究聚焦于激光预处理对HfO2（铪氧化物）薄膜性能的影响，特别是在1-on-1（一对一）条件下，通过使用不同激光能量进行预处理后，薄膜的光学特性、损伤阈值以及损伤形态的变化。实验中，研究者选取了阈值能量的10%、30%、50%和70%，分别对HfO2薄膜进行预处理，目的是探究这一过程如何优化薄膜性能。 首先，预处理后的薄膜表面粗糙度显著改善，从2.62纳米下降至2.41纳米，表明低能量激光预处理有助于提高薄膜的平整度。随着激光能量等级的提升，激光预处理后薄膜在1064纳米处的透射率增加，这可能是因为预处理有助于清除或减少了阻碍光传输的杂质，从而提高了光透过性。 更为关键的是，激光损伤阈值的研究结果显示出一个先增后降的趋势。30%能量预处理的薄膜表现出最高的损伤阈值，达到26.86焦耳/平方厘米，相比于未预处理的薄膜，这个阈值增加了56%。这表明适当的能量预处理能够有效抑制薄膜的损伤，增强其抵抗激光损害的能力。 通过对预处理前后损伤形态的对比，研究人员发现，当使用30%能量预处理时，即使在相同的140毫焦能量下，薄膜的损伤深度从98纳米降低到30纳米，损伤斑点数量也从5个减少到1个。这一现象揭示了膜内杂质缺陷是降低HfO2薄膜阈值的关键因素，而低能量激光预处理能够有效地消除这些缺陷，进一步巩固和固化膜层结构，从而提高薄膜的抗损伤性能。 这项研究提供了关于如何利用激光预处理技术优化HfO2薄膜性能的重要见解。通过控制激光能量，可以改善薄膜的表面质量，增强其光学性能，并显著提高其在高能量激光暴露下的耐受能力。这对于许多应用领域，如光电子器件、微电子制造等，具有实际的技术指导意义。