Gaminant kraštą-spinduliuojantį lazerį (EEL), nanometrai svarbūs-kaip ir minutės. Keletas žingsnių yra tokie svarbūs laiko-kai kaip intervalas tarp lazerio juostos pjaustymo ir dielektrinių veidrodinių dangų uždėjimo. Šviežios briaunos oksiduojasi ir kaupiasi defektai, kurie gali pakenkti dangos kokybei ir įrenginio patikimumui.
Norėdami jį valdyti, gamintojai pasikliauja brangiais klasterio įrankiais, inertiška tvarkymu ir glaudžiai susietomis procesų sekomis. Cinko selenido (ZnSe) epitaksinis peraugimas užtikrina ilgesnį stabilumą, tačiau reikalauja sudėtingos molekulinės spinduliuotės epitaksijos (MBE) aplinkos, kuri riboja pralaidumą ir padidina kapitalo sąnaudas.
Ką daryti, jei aspekto stabilumas gali būti pratęstas ne minutėmis, o savaitėmis ar mėnesiais-be MBE arbavietojedangos?
Naujausi kristalinio -oksido briaunų pasyvavimo pasiekimai tai išsprendžia. Metodas atkuria briauną į itin ploną, termodinamiškai stabilų kristalinį oksidą, kuris atsparus tolesniam oksidavimui. Rezultatas – tikras procesų atsiejimas, tiekimo grandinės lankstumas, mažesnės kapitalo išlaidos (kapitalinės išlaidos) ir patikimas didelės-galios veikimas.
Fasetinio nestabilumo fizika
Šviežiai suskaldyti briaunos.Naujai suskaidytas briaunas yra chemiškai ir elektroniškai aktyvūs -kabantys ryšiai sukuria vidutinio-tarpo būsenas, skatinančias neradiacinę rekombinaciją, lokalizuotą kaitinimą ir padidinančią jautrumą katastrofiškam optinio veidrodžio pažeidimui (COMD).
Oksidacija ir tarša.Per kelias sekundes aplinkos ore galio arsenido (GaAs){0}}pagrindai sudaro amorfinį galio ir arseno oksidą, kuriame gausu defektų. Vandens garai ir angliavandeniliai dar labiau pablogina paviršiaus kokybę, sukurdami papildomus cheminius nehomogeniškumus ir sumažindami dangos sukibimą.
Įprasti metodai yra naudingi, bet trumpalaikiai, todėl gamintojai remiasi dviem pagrindinėmis strategijomis, kad atitolintų briaunų skaidymą: oksidų susidarymo ribojimą ultraaukšto vakuumo (UHV) skaidymu arba inertiniu apdorojimu arba natūralaus oksido pašalinimu prieš taikant laikiną paviršiaus apdorojimą, pvz., amorfinį hidrintą (S{N:{1)x) arba silicio dioksidas (SiO2).
Šios priemonės tik trumpam atitolina reoksidaciją, kurią reikia greitai perkelti į dangą. ZnSe peraugimas užtikrina ilgesnį stabilumą, tačiau lėto pralaidumo, sudėtingumo ir didelių kapitalo investicijų kaina.
Nestabilumo sukurti gamybos suvaržymai
Sandariai laiko langai.Pasyvavimo iki padengimo intervalas traktuojamas kaip lenktynės prieš oksidaciją: minutės yra idealios, o daugelis gaminių siekia tiesioginio perkėlimo nuo skilimo iki padengimo;<1 hour is manageable with inert-gas handling and minimized exposure; and after >1 valandą oksido augimas pagreitėja ir kelia grėsmę vienodumui, sukibimui ir bendram derliui.
ZnSe išplečia aspekto stabilumą tik MBE klasterio viduje; Patekus į orą, degradacija atsinaujina ir pašalinamas stabilumo padidėjimas už epitaksinės aplinkos ribų.
Kapitalo ir veiklos našta.Siekdami neperžengti siauro laiko intervalo, gamyklos investuoja į vakuumines{0}}integruotas grupes, kad sumažintų oro poveikį ir glaudžiai susietų skilimo, pasyvavimo ir padengimo veiksmus; MBE reaktoriai, kurie didina kapitalo sąnaudas ir riboja pralaidumą dėl lėtų epitaksinių procesų; ir „pirštinių dėžės“ arba azoto perdavimo tuneliai, skirti inertinei aplinkai palaikyti tvarkant ir sandėliuojant.
Kiekvienas sprendimas padidina sąnaudų, sudėtingumo ar pralaidumo apribojimus-dažnai visus tris-ir užkrauna ilgalaikę gamybos mastelio naštą.
Pralaidumo apribojimai.Pasyvavimas trunka kelias minutes, tačiau dielektrinės dangos ciklai artėja prie valandos, o tai sukuria natūralias kliūtis, kai paklausa yra didelė. ZnSe peraugimas naudojant MBE yra dar lėtesnis-augimas paprastai užtrunka kelias valandas vienai partijai, todėl šis metodas yra sudėtingas dėl didelės apimties gamybos. Kai dengimo įrenginys arba MBE reaktorius yra užimtas, partijos turi stovėti eilėje, o tuščiosios eigos laikas ilgėja.
Išeiga ir patikimumo kaštai.Laiko slydimas sukuria nekontroliuojamus oksidus, dėl kurių atsiranda daugybė gedimų: prastas dangos sukibimas, nes amorfiniai natūralūs oksidai ir teršalai trukdo branduolių susidarymui ir mažina sąsajos stiprumą; nevienodo atspindžio, kurį lemia erdviniai oksido storio ir paviršiaus chemijos svyravimai; ir padidino COMD riziką, nes defektinės arba iš dalies absorbuotos dangos padidina lokalizuotą kaitinimą ir absorbciją briaunoje.
Net ZnSe gali pridėti terminio neatitikimo ir įtempių sąsajų, jei procesas nėra tiksliai optimizuotas.
Paslėptos nestabilumo išlaidos
Nestabilumas arba brangios priemonės, reikalingos jam kontroliuoti, lemia dideles kapitalo sąnaudas (klasteriai, MBE); mažas pralaidumas (ciklo laiko neatitikimas, kliūtys); derliaus nuostoliai (oksiduoti arba su defektais); ir eksploatacinės pridėtinės išlaidos (inertiškas valdymas, perteklius).
Dešimtmečius pramonė susidūrė su greičio ir stabilumo kompromisu: trumpalaikiai oksido{0}}pašalinimo ir kondicionavimo veiksmai yra greiti, bet trumpi, o ZnSe peraugimas yra stabilus, bet lėtas ir brangus. Reikalingas keičiamo dydžio metodas, suteikiantis abiejų metodų privalumus{2}}ir juos pranokstantis.
Pasyvavimas kristaliniu oksidu
Iš esmės kitoks požiūris.Kristalinio oksido pasyvavimas atkuria briauną į gardelę{0}}, naudojant kompaktišką UHV apdorojimą. Gautas sluoksnis yra termodinamiškai stabilus ir išvengia daug defektų, metastabilių būsenų, būdingų natūraliems amorfiniams oksidams; savaime-ribojantis storį, kuris užtikrina vienodumą ir apsaugo nuo nekontroliuojamo augimo; atsparus oksidacijai, kuris išlaiko elektroninį ir cheminį stabilumą net ir po ilgo oro poveikio; ir suderinama su didelio-našumo UHV įrankiais, kurie leidžia integruoti į greitas modulines lazerinių juostų apdorojimo linijas.
Tai pašalina MBE kapitalo intensyvumą ir ciklo laiko naštą, tuo pačiu užtikrinant ilgalaikį paviršiaus stabilumą, palyginti su įprastiniu paviršiaus apdorojimu.
Stabilumas nuo savaičių iki mėnesių.Neapdoroti paviršiai suyra per kelias minutes, o laikinas kondicionavimas trunka valandas, tačiau kristalinis oksidas išlieka stabilus nuo savaičių iki mėnesių. Jis siūlo ZnSe-lygio stabilumą be epitaksijos, kad būtų galima realiai atskirti skilimo, pasyvavimo, saugojimo ir padengimo procesus (žr. . 1 pav.).
Pagerintas dangos sukibimas ir COMD veikimas.Kristalinio oksido paviršius yra atomiškai lygus ir chemiškai vienodas, o tai sudaro puikų pagrindą pasroviui optinėms dangoms. Dėl to pagerėjo dielektrinės dangos sukibimas, kurį įgalina švari, stabili ir gerai sutvarkyta sąsaja; mažesnis defektų tankis, nes nėra amorfinių natūralių oksidų ir užteršimo; ir COMD slenksčiai, panašūs į ZnSe, bet pasiekiami naudojant paprastesnį, keičiamo dydžio apdorojimą.
Veiklos lankstumas.Ilgalaikis stabilumas pertvarko gamybos darbo eigą ir pašalina tradicinį proceso etapų susiejimą, kad būtų sudarytos naujos veiklos laisvės, pvz., proceso atsiejimas (pasyvavimas ir dengimas gali veikti visiškai nepriklausomais taktų/ciklų grafikais, o ne būti ribojami dėl oksidacijos-sukeliamos skubos); atsargų buferis (pasyvuotos juostos gali būti saugomos, įtraukiamos į eilę arba optimizuojamos paketu-nepabloginant); pasaulinė logistika (skilimas ir pasyvavimas gali įvykti vienoje įmonėje, o padengimas ir bandymai atliekami kitame, kad būtų galima specializuotis įvairiose vietose ir optimizuoti tiekimo grandinę); ir optimizuotas partijos dydis (dangos organizuojamos siekiant įrankio efektyvumo, o ne skubos).
Tokios platformos kaip Comptek Kontrox LASE 16 sistema (žr. Pav Stabili apdorojimo aplinka ir griežtai valdomi receptai leidžia nuosekliai atkurti kristalinį -oksidą gamybos mastu.
Poveikis didelės apimties{0}}gamybai
Mažesni kapitalo reikalavimai.Supaprastinti laiko nustatymo langai leidžia naudoti atskirus, modulinius įrankius, o ne klasterių sistemas ar MBE reaktorius, o tai sumažina apkrovą ir supaprastina linijos dizainą, kad būtų galima lankstesnius gamyklų išdėstymus, lengvesnį pajėgumo mastelį ir sumažintas priežiūros išlaidas.
Didesnis pralaidumas.Pasyvavimas nebepriklauso nuo greito perkėlimo į dengtuvą. Mažėja kliūčių ir pagerėja bendras įrangos efektyvumas.
Išeiga ir patikimumas.Stabilūs, pasyvuoti briaunos sumažina kintamumą ir sustiprina paskesnės dangos patikimumą bei COMD našumą, o tai tiesiogiai reiškia didesnį išeigą gaminant didelės apimties.
Paskirstytos tiekimo grandinės.Skirtingai nuo ZnSe peraugimo, kuris efektyviai užfiksuoja lazerinius strypus vienoje MBE pagrindu pagamintoje gamybos linijoje, ilgalaikis briaunų stabilumas leidžia atlikti tikrą geografinį atsiejimą. Skaldymas ir pasyvavimas atliekamas vienoje vietoje, o dengimas ir pakavimas – kitoje-nepažeidžiant saugojimo ar transportavimo pavojaus. Tai atrakina paskirstytus, atsparius tiekimo grandinės modelius ir didesnį veiklos judrumą.
Aspekto stabilumo ateitis
Pramonėje ilgalaikis-greitas,-bet-trumpalaikio paviršiaus kondicionavimo ir lėto,-bet-stabilios ZnSe epitaksijos kompromisas nebėra būtinas. Kristalinio oksido pasyvavimas suteikia trečią kelią: ZnSe{7}}lygio stabilumą ir proceso paprastumą.
Išsaugant elementų vientisumą mėnesius, galima lanksčiai, didelės apimties ir ekonomiškai efektyviai gaminti lazerį, todėl MBE{0}}klasės našumas tampa pasiekiamas gamybos mastu.
Fazės stabilumas nebėra atgalinis skaičiavimas, o galimybė, suteikianti gamintojams vertingiausią lazerių gamybos prekę: laiką.
