METHOD OF DIRECT COULOMB EXPLOSION IN LASER ABLATION OF SEMICONDUCTOR STRUCTURES

A new technique and Method of Direct Coulomb Explosion in Laser Ablation of Semiconductor Structures in semiconductor materials is disclosed. The Method of Direct Coulomb Explosion in Laser Ablation of Semiconductor Structures provides activation of the "Coulomb explosion" mechanism in a manner which does not invoke or require the conventional avalanche photoionization mechanism, but rather utilizes direct interband absorption to generate the Coulomb explosion threshold charge densities. This approach minimizes the laser intensity necessary for material removal and provides optimal machining quality. The technique generally comprises use of a femtosecond pulsed laser to rapidly evacuate electrons from a near surface region of a semiconductor or dielectric structure, and wherein the wavelength of the laser beam is chosen such that interband optical absorption dominates the carrier production throughout the laser pulse. The further application of a strong electric field to the semiconductor or dielectric structure provides enhancement of the absorption coefficient through a field induced fedshift of the optical absorption. The use of this electric field controlled optical absorption is available in all semiconductor materials and allows precise control of the ablation rate. When used in conjunction with nanoscale semiconductor or dielectric structures, the application of a strong electric field provides for laser ablation on sub-micron lateral scales. La présente invention concerne une nouvelle technique et un procédé d'explosion coulombienne directe au cours d'une ablation par laser de structures semi-conductrices dans des matériaux semi-conducteurs. Le procédé d'explosion coulombienne directe au cours d'une ablation par laser de structures semi-conductrices permet une activation du mécanisme d'explosion coulombienne d'une manière qui n'implique pas ou n'exige pas le mécanisme de photo-ionisation à avalanche classique, mais utilise plutôt une absorption interbande directe pour générer les densités de charge de seuil d'explosion coulombienne. Cette méthode minimise l'intensité laser nécessaire pour enlever de la matière et assure une qualité d'usinage optimale. La technique consiste en général à utiliser un laser à impulsion femtoseconde pour évacuer rapidement des électrons d'une zone de surface voisine d'une structure semi-conductrice ou diélectrique, la longueur d'onde du faisceau laser étant choisie de sorte que l'absorption optique interbande supplante