【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光精密加工，涉及一种硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法。
技术介绍
1、随着建筑、医疗、航空航天、集成电路、新能源、光纤通信、光电显示、轨道交通、海洋开采等领域的快速发展，碳化硅、硅、氮化镓、蓝宝石等硬脆性材料的应用越来越广泛。然而，这些硬脆性材料晶锭的切片仍旧存在较多的问题，如目前常用的金刚石线锯切割硬脆性材料晶锭存在耗费时间长、材料损耗大、刀具磨损大、面型精度差等问题，并且切割后会产生大量的废液。因此有学者提出了超快激光改质切割硬脆性材料晶锭的方法，该方法通过将激光聚焦于硬脆性材料内部，加工出大面积的改质区域，然后使用拉应力剥片或者冷裂剥片的方式进行机械裂片，这种方式已经被证明是一种新型可靠的硬脆性材料晶锭的剥片方式。
2、然而，目前超快激光内部改质需要在硬脆性材料内部逐行等间距连续改质，导致改质时间较长，效率较低。
技术实现思路
1、为了满足硬脆性材料晶锭高效率、低损耗、高精度的切片需求，本专利技术提出了一种硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法。
2、为了实现以上目的，本专利技术的技术方案为：
3、一种硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其是将硬脆性材料晶锭固定于三维移动平台上，将激光器产生的单束超快激光整形成并行排列的多束激光并聚焦于硬脆性材料晶锭内部，通过控制激光能量和三维移动平台的移动速度加工出间隔排列的改质区域，相邻改质区域之间通过非改质区域进行间隔；其中使激光在改质区域的功率大于非改质区域的功率，并且激光在改质
4、所述硬脆性材料具有高硬度、高脆性等性质；并且可以被相应波长的激光穿过，实现超快激光内部改质。所述硬脆性材料包括碳化硅、硅、氮化镓、蓝宝石等。
5、可选的，所述激光器的脉冲宽度200fs-200ps之间，激光重复频率在1khz-150mhz之间，波长700nm-1100nm之间，激光功率0-80w可调。
6、可选的，所述激光在所述改质区域的脉冲能量为5-80μj，在所述非改质区域的脉冲能量为0-1μj。
7、可选的，通过控制所述三维移动平台的移动速度使所述激光在所述改质区域的移动速度为1-200mm/s，在所述非改质区域的移动速度为800-1000mm/s。
8、可选的，所述多束激光于所述改质区域形成相应数量的改质线，所述改质线互相平行并沿x方向延伸，并于y方向具有间隔，其中x方向和y方向互相垂直。
9、可选的，所述改质区域内，相邻改质线的间隔在5-20μm之间。
10、可选的，所述改质区域内，改质线的条数为5-20条。
11、可选的，所述改质区域为矩形，在x方向上的长度为100-200μm。
12、可选的，所述改质区域沿x方向和y方向阵列式排布，相邻改质区域在x方向上的间隔为50-100μm，y方向上的间隔为50-100μm。
13、优选的，所述改质线在改质区域内等间距排列，所述改质区域等间距排列，以形成规则的图形。
14、可选的，所述激光器产生的单束超快激光经由扩束器扩束后，通过空间光调制器整形成并行排列的多束激光，再通过反射镜进入物镜，然后被物镜聚焦于所述硬脆性材料晶锭内部；所述激光器和三维移动平台受控于控制系统。
15、所述控制系统为计算机系统，三维移动平台的运动速度和方向可由计算机系统精确控制。
16、本专利技术的有益效果为：
17、将单束超快激光整形成并行排列的多束激光，然后利用多束激光并行扫描改质代替单束激光改质，并且通过分立间隔改质区的设置进行非连续改质，使激光在非改质区的移动速度远高于改质区，因此该方法可以极大缩短激光改质时间，提高晶锭的激光改质效率，同时非连续改质可以减少辐照在晶锭内部的总激光能量，显著降低晶锭内的热应力，提高激光改质剥片后晶圆片的面型精度。
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1.一种硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：将硬脆性材料晶锭固定于三维移动平台上，将激光器产生的单束超快激光整形成并行排列的多束激光并聚焦于硬脆性材料晶锭内部，通过控制激光能量和三维移动平台的移动速度加工出间隔排列的改质区域，相邻改质区域之间通过非改质区域进行间隔；其中使激光在改质区域的功率大于非改质区域的功率，并且激光在改质区域的移动速度小于非改质区域的移动速度。
2.根据权利要求1所述的硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：所述激光器的脉冲宽度在200fs-200ps之间，激光重复频率在1kHz-150MHz之间，波长700nm-1100nm之间，激光功率0-80W可调。
3.根据权利要求1所述的硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：所述激光在所述改质区域的脉冲能量为5-80μJ，在所述非改质区域脉冲能量为0-1μJ。
4.根据权利要求1所述的硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：通过控制所述三维移动平台的移动速度使所述激光在所述改质区域的移动速度为1-200mm/s，在所述非改质区域的移动
5.根据权利要求1所述的硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：所述多束激光于所述改质区域形成相应数量的改质线，所述改质线互相平行并沿X方向延伸，并于Y方向具有间隔，其中X方向和Y方向互相垂直。
6.根据权利要求5所述的硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：所述改质区域内，相邻改质线的间隔在5-20μm之间。
7.根据权利要求5所述的硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：所述改质区域内，改质线的条数为5-20条。
8.根据权利要求5所述的硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：所述改质区域为矩形，在X方向上的长度为100-200μm。
9.根据权利要求5所述的硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：所述改质区域沿X方向和Y方向阵列式排布，相邻改质区域在X方向上的间隔为50-100μm，Y方向上的间隔为50-100μm。
10.根据权利要求1所述的硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：所述激光器产生的单束超快激光经由扩束器扩束后，通过空间光调制器整形成并行排列的多束激光，再通过反射镜进入物镜，然后被物镜聚焦于所述硬脆性材料晶锭内部；所述激光器和三维移动平台通过控制系统进行控制。
...【技术特征摘要】
1.一种硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：将硬脆性材料晶锭固定于三维移动平台上，将激光器产生的单束超快激光整形成并行排列的多束激光并聚焦于硬脆性材料晶锭内部，通过控制激光能量和三维移动平台的移动速度加工出间隔排列的改质区域，相邻改质区域之间通过非改质区域进行间隔；其中使激光在改质区域的功率大于非改质区域的功率，并且激光在改质区域的移动速度小于非改质区域的移动速度。
2.根据权利要求1所述的硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：所述激光器的脉冲宽度在200fs-200ps之间，激光重复频率在1khz-150mhz之间，波长700nm-1100nm之间，激光功率0-80w可调。
3.根据权利要求1所述的硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：所述激光在所述改质区域的脉冲能量为5-80μj，在所述非改质区域脉冲能量为0-1μj。
4.根据权利要求1所述的硬脆性材料晶锭超快激光快速改质的方法，其特征在于：通过控制所述三维移动平台的移动速度使所述激光在所述改质区域的移动速度为1-200mm/s，在所述非改质区域的移动速度为800-1000mm/s。
5.根据权利要求1所述的硬脆性材料晶锭...
【专利技术属性】
技术研发人员：温秋玲，凤元雨，胡中伟，黄辉，杨野，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：
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