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      • 극초단 레이저로 개질된 사파이어의 선택적 식각

        M. Kaiser,M. Kumkar,R Leute,J. Schmauch,R. Priester,J. Kleiner,M. Jenne,D. Flamm,F. Zimmermann 한국레이저가공학회 2021 Laser Solutions Vol.24 No.9

        단단하고 긁힘에 강한 사파이어는 가전제품 등의 다양한 고품질 응용 분야에서 선호하는 재료이다. 이러한 우수한 특성 때문에 사파이어는 가공에 있어 까다로운 재료이다. 성형된 빔과 초단파 펄스를 사용하면 에너지를 정확하게 재료에 축적하고 개질하여 열 유도 응력을 줄이고 미세 균열을 방지할 수 있다. 특히 내부 윤곽에 대해 개질된 경로를 따라 분리하는 것은 여전히 해결되지 않은 과제이다. 레이저에 의해 개질된 사파이어의 선택적 식각은 외부 윤곽은 물론 내부 윤곽, 심지어 가장 작은 관통 구멍까지 방출할 수 있는 유망한 기술이다. 베셀 형 빔 프로파일을 사용하여 전체 두께의 단결정 비정질화된 긴 개질을 단일 펄스로 달성할 수 있다. 단결정 사파이어와 달리 비정질 상에서는 30 wt% KOH 용액에서 에칭할 수 있다. 성공적인 공정 개발을 위해 1030 nm 파장에서 펄스폭, 펄스 에너지, 펄스 수, 빔의 시공간적 거리에 따른 다양한 유형의 개질 및 에칭 양상을 기본적으로 비교한다. 에칭 속도는 가공 및 에칭 조건에 따라 달라지며 10 µm/min으로 최적화된다. 윤곽 외에도 2차원으로 배열된 균열 없는 나노 구멍(직경 200 nm, 거리 5 µm)으로 구성된 나노 분리막은 1:1500의 가로세로 비율로 구현된다.

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