1. 一维和二维移相光栅光强分布的计算
及其在制备有序纳米硅阵列中的应用
报告人： 严敏逸
告 敏逸
马忠元† 王旦清 姚尧 李伟 黄信凡 陈坤基 徐骏 徐岭
南京大学
固体微结构物理国家重点实验室

2. • 背景
• Fresnel衍射模拟
• 实验结果
• 总结

3. 技术节点
Intel’s first working 32 nm processor, Feb. 10, 2009

4. 解析增进技术

5. 移相掩模 (PSM)

6. 片上系统 (SoC)
( )

7. CPU vs. SoC

8. 理论模拟
Fresnel近似下的衍射场分布
对PSM的透过率函数建模
对衍射场分布建模
数值计算

9. 衍射场分布
∞
U ( x, y ) = ∫ ∫ U (ξ ,η )h( x − ξ , y − η )dξ dη = U (ξ ,η ) ⊗ h( x, y )
−∞
e jkz k 2
h ( x, y ) = exp[ j ( x + y 2 )]
jλ z 2z
U ( x, y ) = F −1{F {U (ξ ,η )}H ( f X , fY )}
H ( f X , fY ) = F {h( x, y )} = exp{− jπλ z ( f X2 + fY2 )}
U (ξ ,η ) = eiϕ (ξ ,η )

10. 透过率函数
periodicity: 400 nm
2π
Δϕ = (n2 − n1 ) h
λ
Δϕ = π
ei 0 = 1, eiπ = −1
二维PSM的AFM图像，周期为400 nm

11. 计算模型
N
x − (n − 0.5)d
)
rectComb( x, a, d , N ) = ∑ rect (
tC b t )
n =1 a
rect ( x) = 0 [ sign(0 − x) + sign(0 + x)]
0.5[ (0.5 (0.5
U (ξ ,η ) = 2rectComb(ξ , a, d , N ) rectComb(η , a, d , N ) − 1
U ( x, y ) = F −1{F {U (ξ ,η )}H ( f X , fY )}

12. 计算结果
一维情况下的模拟结果，周期 2 um

13. 二维情况下的模拟结果，周期
二维情况下的模拟结果 周期 400 nm
晶化阈值 ，晶化面积
晶化面积 控制nc-Si阵点的尺寸
控制nc Si阵点的尺寸

14. 激光诱导定域晶化
实验装置示意图

15. 实验结果 加一维光栅，周期2um
加 维光栅 周期
a-Si:H(10 nm)样品表面经能量密度为200 mJ/cm2
的激光辐照后的 SEM 照片

16. (a) 加二维光栅，周期400 nm
(b)
a-Si:H(10 nm)样品表面经能量密度为200 mJ/cm2、230 mJ/cm2
的激光辐照后的AFM照片 (a) 200 mJ/cm2 (b) 230 mJ/cm2
入射激光能量密度 ，晶化面积

17. TEM/HRTEM
a-Si:H(10 nm)样品表面经能量密度为200 mJ/cm2的激光辐照后
的TEM和HREM照片 (a)平面TEM照片 (b)HREM照片

18. 总结
从Fresnel衍射出发，模拟得到了PSM
后的衍射场分布。通过调节入射激光能量
后的衍射场分布 通过调节入射激光能量
密度和PSM周期，nc-Si阵列的尺寸和密
度得到了相应的控制；
为nc-Si器件进入实用领域提供了一种能
与硅平面工艺相兼容的定域制备技术，同
时达到高密度、尺寸可控的目的。
时达到高密度 尺寸可控的目的