[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki9\/2020\/12\/10\/excimer-laser-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki9\/2020\/12\/10\/excimer-laser-wikipedia\/","headline":"Excimer Laser – Wikipedia","name":"Excimer Laser – Wikipedia","description":"Eine Art Ultraviolettlaser, der f\u00fcr die Chipherstellung und Augenchirurgie wichtig ist Ein Excimerlaser, manchmal korrekter als Exciplex-Laserist eine Form eines","datePublished":"2020-12-10","dateModified":"2020-12-10","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki9\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki9\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/0\/0d\/Excimer_laser_1.jpg\/220px-Excimer_laser_1.jpg","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/0\/0d\/Excimer_laser_1.jpg\/220px-Excimer_laser_1.jpg","height":"335","width":"220"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki9\/2020\/12\/10\/excimer-laser-wikipedia\/","wordCount":4635,"articleBody":"Eine Art Ultraviolettlaser, der f\u00fcr die Chipherstellung und Augenchirurgie wichtig ist  Ein Excimerlaser, manchmal korrekter als Exciplex-Laserist eine Form eines Ultraviolettlasers, der \u00fcblicherweise bei der Herstellung von mikroelektronischen Bauelementen, integrierten Schaltkreisen oder “Chips” auf Halbleiterbasis, Augenchirurgie und Mikrobearbeitung verwendet wird.  Table of ContentsTerminologie und Geschichte[edit]Bau und Betrieb[edit]Wellenl\u00e4ngenbestimmung[edit]Pulswiederholungsrate[edit]Hauptanwendungen[edit]Fotolithografie[edit]Medizinische Anwendungen[edit]Wissenschaftliche Forschung[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Terminologie und Geschichte[edit]Der Begriff Excimer steht f\u00fcr “angeregtes Dimer”, w\u00e4hrend Exciplex f\u00fcr “angeregter Komplex” steht.  Die meisten Excimerlaser sind vom Edelgashalogenidtyp, wof\u00fcr der Begriff Excimer ist streng genommen eine Fehlbezeichnung.  (Obwohl weniger h\u00e4ufig verwendet, ist der richtige Begriff f\u00fcr eine Exciplex-Laser.)  Der Excimerlaser wurde 1970 erfunden[1]  von Nikolai Basov, VA Danilychev und Yu.  M. Popov vom Lebedev Physical Institute in Moskau mit einem Xenon-Dimer (Xe2) durch einen Elektronenstrahl angeregt, um eine stimulierte Emission bei einer Wellenl\u00e4nge von 172 nm zu ergeben.  Eine sp\u00e4tere Verbesserung, die 1975 von vielen Gruppen entwickelt wurde[2]  war die Verwendung von Edelgashalogeniden (urspr\u00fcnglich XeBr).  Zu diesen Gruppen geh\u00f6ren das Avco Everett Research Laboratory,[3]  Sandia Laboratories,[4]  das Northrop Forschungs- und Technologiezentrum,[5]  das Naval Research Laboratory der US-Regierung[6]  der auch einen XeCl-Laser entwickelt hat[7]  das wurde mit einer Mikrowellenentladung angeregt.[8]  und Los Alamos National Laboratory.[9]Bau und Betrieb[edit]Ein Excimerlaser verwendet typischerweise eine Kombination aus einem Edelgas (Argon, Krypton oder Xenon) und a reaktiv Gas (Fluor oder Chlor).  Unter den geeigneten Bedingungen der elektrischen Stimulation und des hohen Drucks entsteht ein Pseudomolek\u00fcl, das als Excimer bezeichnet wird (oder im Fall von Edelgashalogeniden Exciplex), das nur in einem angeregten Zustand existieren kann und Laserlicht im ultravioletter Bereich.[10][11]Die Laserwirkung in einem Excimermolek\u00fcl tritt auf, weil es einen gebundenen (assoziativen) angeregten Zustand, aber einen absto\u00dfenden (dissoziativen) Grundzustand aufweist.  Edelgase wie Xenon und Krypton sind hoch inert und bilden normalerweise keine chemischen Verbindungen.  In einem angeregten Zustand (induziert durch elektrische Entladung oder hochenergetische Elektronenstrahlen) k\u00f6nnen sie jedoch mit sich selbst (Excimer) oder mit Halogenen (Exciplex) wie Fluor und Chlor vor\u00fcbergehend gebundene Molek\u00fcle bilden.  Die angeregte Verbindung kann ihre \u00fcbersch\u00fcssige Energie durch spontane oder stimulierte Emission freisetzen, was zu einem stark absto\u00dfenden Grundzustandsmolek\u00fcl f\u00fchrt, das sehr schnell (in der Gr\u00f6\u00dfenordnung einer Pikosekunde) wieder in zwei ungebundene Atome dissoziiert.  Dies bildet eine Populationsinversion.Wellenl\u00e4ngenbestimmung[edit]Die Wellenl\u00e4nge eines Excimerlasers h\u00e4ngt von den verwendeten Molek\u00fclen ab und liegt normalerweise im ultravioletten Bereich:  ExcimerWellenl\u00e4ngeRelative KraftAr2* *126 nmKr2* *146 nmF.2* *157 nmXe2* *172 & 175 nmArF193 nm60KrCl222 nm25KrF248 nm100XeBr282 nmXeCl308 nm50XeF351 nm45Excimerlaser wie XeF und KrF k\u00f6nnen ebenfalls leicht hergestellt werden abstimmbar unter Verwendung einer Vielzahl von Prismen- und Gitter-Intracavity-Anordnungen.[12]Pulswiederholungsrate[edit]W\u00e4hrend elektronenstrahlgepumpte Excimerlaser Impulse mit hoher Einzelenergie erzeugen k\u00f6nnen, sind sie im Allgemeinen durch lange Zeitr\u00e4ume (viele Minuten) voneinander getrennt.  Eine Ausnahme bildete das Electra-System, das f\u00fcr Tr\u00e4gheitsfusionsstudien entwickelt wurde und \u00fcber einen Zeitraum von 10 s einen Burst von 10 Impulsen mit einer Gr\u00f6\u00dfe von jeweils 500 J erzeugen konnte.[13]  Im Gegensatz dazu k\u00f6nnen entladungsgepumpte Excimerlaser, die ebenfalls erstmals im Naval Research Laboratory demonstriert wurden, einen stetigen Impulsstrom ausgeben.[14][15]  Ihre signifikant h\u00f6heren Pulswiederholungsraten (in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von 100 Hz) und ihr geringerer Platzbedarf erm\u00f6glichten den Gro\u00dfteil der im folgenden Abschnitt aufgef\u00fchrten Anwendungen.  Eine Reihe von Industrielasern wurde bei XMR, Inc. Entwickelt[16]  in Santa Clara, Kalifornien zwischen 1980-1988.  Die meisten der hergestellten Laser waren XeCl, und eine anhaltende Energie von 1 J pro Impuls bei Wiederholungsraten von 300 Impulsen pro Sekunde war die Standardbewertung.  Dieser Laser verwendete ein Hochleistungsthyratron und ein magnetisches Schalten mit Koronavorionisation und wurde f\u00fcr 100 Millionen Impulse ohne gr\u00f6\u00dfere Wartung ausgelegt.  Das Betriebsgas war eine Mischung aus Xenon, HCl und Neon bei ungef\u00e4hr 5 Atmosph\u00e4ren.  Um die Korrosion aufgrund des HCl-Gases zu verringern, wurde in gro\u00dfem Umfang Edelstahl, Vernickelung und feste Nickelelektroden verwendet.  Ein Hauptproblem war die Verschlechterung der optischen Fenster aufgrund der Kohlenstoffbildung auf der Oberfl\u00e4che des CaF-Fensters.  Dies war auf Chlorwasserstoffe zur\u00fcckzuf\u00fchren, die aus kleinen Mengen Kohlenstoff in O-Ringen gebildet wurden, die mit dem HCl-Gas reagierten.  Die Hydro-Chlorkohlenstoffe w\u00fcrden mit der Zeit langsam ansteigen und das Laserlicht absorbieren, was zu einer langsamen Verringerung der Laserenergie f\u00fchren w\u00fcrde.  Zus\u00e4tzlich w\u00fcrden sich diese Verbindungen im intensiven Laserstrahl zersetzen und sich am Fenster sammeln, was zu einer weiteren Verringerung der Energie f\u00fchren w\u00fcrde.  Ein regelm\u00e4\u00dfiger Austausch von Lasergas und Fenstern war mit erheblichem Aufwand erforderlich.  Dies wurde durch die Verwendung eines Gasreinigungssystems, das aus einer K\u00fchlfalle, die etwas oberhalb der Temperatur von fl\u00fcssigem Stickstoff arbeitet, und einer Metallbalgpumpe zum Umw\u00e4lzen des Lasergases durch die K\u00fchlfalle besteht, erheblich verbessert.  Die K\u00fchlfalle bestand aus einem Fl\u00fcssigstickstoffreservoir und einer Heizung, um die Temperatur leicht zu erh\u00f6hen, da der Xenon-Dampfdruck bei 77 K (Siedepunkt von fl\u00fcssigem Stickstoff) niedriger war als der erforderliche Betriebsdruck im Lasergasgemisch.  HCl wurde in der K\u00fchlfalle eingefroren und zus\u00e4tzliches HCl wurde zugegeben, um das richtige Gasverh\u00e4ltnis aufrechtzuerhalten.  Ein interessanter Nebeneffekt davon war ein langsamer Anstieg der Laserenergie im Laufe der Zeit, der auf einen Anstieg des Wasserstoffpartialdrucks im Gasgemisch zur\u00fcckzuf\u00fchren ist, der durch die langsame Reaktion von Chlor mit verschiedenen Metallen verursacht wurde.  W\u00e4hrend das Chlor reagierte, wurde Wasserstoff freigesetzt, was den Partialdruck erh\u00f6hte.  Das Nettoergebnis war das gleiche wie die Zugabe von Wasserstoff zu der Mischung, um die Lasereffizienz zu erh\u00f6hen, wie von TJ McKee et al.[17]Hauptanwendungen[edit]Fotolithografie[edit]Excimerlaser werden h\u00e4ufig in hochaufl\u00f6senden Fotolithografiemaschinen eingesetzt, einer der kritischen Technologien, die f\u00fcr die Herstellung mikroelektronischer Chips erforderlich sind.  Gegenw\u00e4rtige Lithographiewerkzeuge auf dem neuesten Stand der Technik verwenden tiefes ultraviolettes (DUV) Licht von KrF- und ArF-Excimerlasern mit Wellenl\u00e4ngen von 248 und 193 Nanometern (die heute vorherrschende Lithographietechnologie wird daher auch als “Excimerlaserlithographie” bezeichnet).[18][19][20][21]), wodurch die Transistor-Merkmalsgr\u00f6\u00dfen auf 7 Nanometer schrumpfen konnten (siehe unten).  Die Excimer-Laserlithographie hat daher in den letzten 25 Jahren eine entscheidende Rolle bei der Weiterentwicklung des sogenannten Moore-Gesetzes gespielt.[22]Die am weitesten verbreitete industrielle Anwendung von Excimerlasern war die Tief-Ultraviolett-Photolithographie.[18][20]  eine kritische Technologie, die bei der Herstellung von mikroelektronischen Bauelementen (dh integrierten Halbleiterschaltungen oder “Chips”) verwendet wird.  Historisch gesehen wurden von den fr\u00fchen 1960er bis Mitte der 1980er Jahre Quecksilber-Xenon-Lampen in der Lithographie f\u00fcr ihre Spektrallinien bei Wellenl\u00e4ngen von 436, 405 und 365 nm verwendet.  Da die Halbleiterindustrie sowohl eine h\u00f6here Aufl\u00f6sung (zur Herstellung dichterer und schnellerer Chips) als auch einen h\u00f6heren Durchsatz (zu geringeren Kosten) ben\u00f6tigte, konnten die lampenbasierten Lithografiewerkzeuge die Anforderungen der Branche nicht mehr erf\u00fcllen.  Diese Herausforderung wurde bew\u00e4ltigt, als 1982 in einer bahnbrechenden Entwicklung die Deep-UV-Excimer-Laserlithographie von Kanti Jain bei IBM vorgeschlagen und demonstriert wurde.[18][19][20][23]  Angesichts der ph\u00e4nomenalen Fortschritte in der Ger\u00e4tetechnologie in den letzten zwei Jahrzehnten und der heutigen mikroelektronischen Bauelemente, die mithilfe der Excimer-Laserlithographie hergestellt wurden und eine j\u00e4hrliche Produktion von insgesamt 400 Milliarden US-Dollar aufweisen, ist dies die Ansicht der Halbleiterindustrie[22]  Diese Excimer-Laser-Lithographie war ein entscheidender Faktor f\u00fcr die weitere Weiterentwicklung des Moore-Gesetzes, das es erm\u00f6glichte, dass die Mindestgr\u00f6\u00dfen von Merkmalen bei der Chipherstellung von 800 Nanometern im Jahr 1990 auf 7 Nanometer im Jahr 2018 schrumpften.[24][25]  Aus einer noch breiteren wissenschaftlichen und technologischen Perspektive wurde seit der Erfindung des Lasers im Jahr 1960 die Entwicklung der Excimer-Laserlithographie als einer der wichtigsten Meilensteine \u200b\u200bin der 50-j\u00e4hrigen Geschichte des Lasers hervorgehoben.[26][27][28]Medizinische Anwendungen[edit]Das ultraviolette Licht eines Excimerlasers wird von biologischer Substanz und organischen Verbindungen gut absorbiert.  Anstatt Material zu verbrennen oder zu schneiden, f\u00fcgt der Excimerlaser gen\u00fcgend Energie hinzu, um die molekularen Bindungen des Oberfl\u00e4chengewebes effektiv zu zerst\u00f6ren zerf\u00e4llt streng kontrolliert durch Ablation in die Luft, anstatt zu brennen.  Somit haben Excimerlaser die n\u00fctzliche Eigenschaft, dass sie au\u00dfergew\u00f6hnlich feine Schichten von Oberfl\u00e4chenmaterial fast ohne Erw\u00e4rmung entfernen oder den Rest des Materials ver\u00e4ndern k\u00f6nnen, der intakt bleibt.  Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich Excimerlaser gut f\u00fcr die Pr\u00e4zisionsmikrobearbeitung von organischem Material (einschlie\u00dflich bestimmter Polymere und Kunststoffe) oder f\u00fcr empfindliche Operationen wie die Augenchirurgie LASIK.  In den Jahren 1980\u20131983 beobachteten Rangaswamy Srinivasan, Samuel Blum und James J. Wynne vom TJ Watson Research Center von IBM die Wirkung des Ultraviolett-Excimer-Lasers auf biologische Materialien.  Fasziniert untersuchten sie weiter und stellten fest, dass der Laser saubere, pr\u00e4zise Schnitte machte, die f\u00fcr empfindliche Operationen ideal w\u00e4ren.  Dies f\u00fchrte zu einem grundlegenden Patent[29]  und Srinivasan, Blum und Wynne wurden 2002 in die National Inventors Hall of Fame gew\u00e4hlt. 2012 wurden die Teammitglieder vom Pr\u00e4sidenten der Vereinigten Staaten, Barack Obama, f\u00fcr ihre Arbeit im Zusammenhang mit dem Excimer-Laser mit der National Medal of Technology and Innovation ausgezeichnet .[30]    Nachfolgende Arbeiten f\u00fchrten den Excimerlaser zur Verwendung in der Angioplastie ein.[31]  Xenonchlorid (308 nm) -Excimerlaser k\u00f6nnen auch eine Vielzahl dermatologischer Erkrankungen behandeln, darunter Psoriasis, Vitiligo, atopische Dermatitis, Alopecia areata und Leukodermie.Als Lichtquellen sind Excimerlaser im Allgemeinen gro\u00df, was bei ihren medizinischen Anwendungen ein Nachteil ist, obwohl ihre Gr\u00f6\u00dfe mit fortschreitender Entwicklung schnell abnimmt.Es werden Forschungen durchgef\u00fchrt, um Unterschiede in den Sicherheits- und Wirksamkeitsergebnissen zwischen konventioneller refraktiver Excimer-Laser-Chirurgie und wellenfrontgef\u00fchrter oder wellenfrontoptimierter refraktiver Chirurgie zu vergleichen, da Wellenfront-Methoden Aberrationen h\u00f6herer Ordnung besser korrigieren k\u00f6nnen.[32]Wissenschaftliche Forschung[edit]Excimerlaser werden auch in zahlreichen Bereichen der wissenschaftlichen Forschung h\u00e4ufig als Prim\u00e4rquellen und insbesondere als XeCl-Laser als Pumpquellen f\u00fcr abstimmbare Farbstofflaser verwendet, haupts\u00e4chlich zur Anregung von Laserfarbstoffen, die im blaugr\u00fcnen Bereich des Spektrums emittieren.[33][34]  Diese Laser werden auch h\u00e4ufig in gepulsten Laserabscheidungssystemen verwendet, wo sie aufgrund ihrer gro\u00dfen Fluenz, ihrer kurzen Wellenl\u00e4nge und ihrer nicht kontinuierlichen Strahleigenschaften ideal f\u00fcr die Ablation einer Vielzahl von Materialien sind.[35]Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ Basov, NG et al., Zh.  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