لیزر فلوئورین (Fluorine Laser - F₂)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر فلوئورین (Fluorine Laser - F₂) :
Fluorine (F₂) Laser یک لیزر گازی پالسی است که در کوتاه ترین طول موج در میان لیزرهای گازی، یعنی ۱۵۷ نانومتر (فرابنفش خلاء - VUV) کار می کند. این لیزر از مولکول فلوئور (F₂) به عنوان محیط فعال استفاده می کند و معمولا با تخلیه الکتریکی سریع یا پرتو الکترونی پمپ می شود. F₂ لیزر یکی از مهم ترین منابع نور برای لیتوگرافی نوری پیشرفته و تحقیقات علمی در محدوده VUV است. گاز بافر معمولا هلیوم یا نئون برای کمک به تخلیه استفاده می شود.
مکانیزم عملکرد F₂ لیزر مبتنی بر انتقال الکترونی بین دو حالت برانگیخته مولکول F₂ (D'³Π₂g → A'³Π₂u) است. مولکول F₂ در حالت پایه پایدار است. در تخلیه الکتریکی، مولکول های F₂ برانگیخته شده و به حالت D' می روند. گسیل القایی از این حالت به حالت A' که ناپایدار است، منجر به تولید فوتون ۱۵۷ نانومتر می شود. حالت A' به سرعت به دو اتم فلوئور تجزیه می شود. این یک سیستم خود-پایان شونده است و لیزر به صورت پالسی کار می کند.
مهم ترین کاربرد F₂ لیزر در لیتوگرافی نوری برای ساخت تراشه های نیمه هادی با گره های فناوری بسیار کوچک (زیر ۶۵ نانومتر) بود. طول موج کوتاه ۱۵۷ نانومتر امکان ایجاد الگوهای بسیار دقیق را فراهم می کند. با این حال، به دلیل چالش های فنی عظیم (جذب شدید ۱۵۷ نانومتر در هوا و اکثر مواد، نیاز به اپتیک های کریستال فلوراید کلسیم خالص، و هزینه بالا)، صنعت به سمت لیتوگرافی با غوطه وری ArF (۱۹۳ نانومتر) و سپس EUV (۱۳٫۵ نانومتر) حرکت کرد. در تحقیقات علمی، F₂ لیزر برای طیف سنجی VUV، مطالعه مواد، و فوتوشیمی کاربرد دارد.
چالش های اصلی F₂ لیزر شامل خورندگی شدید گاز فلوئور، جذب بسیار بالای ۱۵۷ نانومتر در هوا (باید در خلاء یا اتمسفر گاز بی اثر کار کند)، تخریب سریع اپتیک ها (پنجره های CaF₂)، و نیاز به خلوص بالای گاز است. با وجود این چالش ها، F₂ لیزر برای دو دهه یکی از کاندیداهای اصلی لیتوگرافی پیشرفته بود. امروزه کاربرد آن محدود به تحقیقات تخصصی است و دیگر در تولید انبوه تراشه استفاده نمی شود. F₂ لیزر نمونه ای از تلاش بشر برای دستیابی به منابع نوری با طول موج کوتاه تر برای مشاهده و ساخت در مقیاس نانو است.
