Un láser excimer , a veces más correctamente llamado láser exciplex , es una forma de láser ultravioleta que se usa comúnmente en la producción de dispositivos microelectrónicos , circuitos integrados basados en semiconductores o "chips", cirugía ocular y micromecanizado .
El término excimer es la abreviatura de ' dímero excitado ', mientras que exciplex es la abreviatura de ' complejo excitado '. La mayoría de los láseres excimer son del tipo de haluro de gas noble, para los cuales el término excimer es, estrictamente hablando, un nombre inapropiado. (Aunque se usa con menos frecuencia, el término adecuado para esto es un láser exciplex ).
El láser excimer fue propuesto en 1960 por Fritz Houtermans . [1] El desarrollo del láser excimer comenzó con la observación de una línea espectral naciente que se estrechaba a 176 nm informada en 1971 [2] por Nikolai Basov , VA Danilychev y Yu. M. Popov, en el Instituto de Física Lebedev de Moscú , usando dímero de xenón líquido (Xe 2 ) excitado por un haz de electrones . Impulsado por este informe, HA Koehler et al. presentó una mejor justificación de la emisión estimulada en 1972, [3]utilizando gas xenón a alta presión. En marzo de 1973, Mani Lal Bhaumik de Northrop Corporation, Los Ángeles , presentó por primera vez pruebas definitivas de la acción de un láser excimer de xenón a 173 nm usando un gas a alta presión a 12 atmósferas, también bombeado por un haz de electrones . Se observó una fuerte emisión estimulada a medida que la línea espectral del láser se estrechaba desde un continuo de 15 nm a solo 0,25 nm, y la intensidad aumentaba mil veces. La salida estimada del láser de 1 julio fue lo suficientemente alta como para evaporar parte de los revestimientos del espejo, que imprimieron su patrón de modo. Esta presentación estableció el potencial creíble de desarrollar láseres de alta potencia en longitudes de onda cortas. [4] [5] [6]
Una mejora posterior fue el uso de haluros de gas noble (originalmente Xe Br ) desarrollado por muchos grupos en 1975. [7] Estos grupos incluyen el Laboratorio de Investigación Avco Everett, [8] Laboratorios Sandia, [9] el Centro de Investigación y Tecnología de Northrop , [10] el Laboratorio de Investigación Naval del Gobierno de los Estados Unidos , [11] que también desarrolló un láser XeCl [12] que se excitó usando una descarga de microondas, [13] y el Laboratorio Nacional de Los Álamos. [14]
Un láser excimer generalmente usa una combinación de un gas noble ( argón , criptón o xenón ) y un gas reactivo ( flúor o cloro ). Bajo las condiciones apropiadas de estimulación eléctrica y alta presión, se crea una pseudo - molécula llamada excimer (o en el caso de los haluros de gases nobles, exciplex ), que solo puede existir en un estado energizado y puede dar lugar a la luz láser en el rango ultravioleta . [15] [16]
La acción del láser en una molécula de excimer ocurre porque tiene un estado excitado ligado (asociativo) , pero un estado fundamental repulsivo (disociativo) . Los gases nobles como el xenón y el criptón son muy inertes y no suelen formar compuestos químicos . Sin embargo, cuando se encuentran en estado excitado (inducido por descarga eléctrica o haces de electrones de alta energía), pueden formar moléculas unidas temporalmente consigo mismos (excimer) o con halógenos (exciplex) como el flúor y el cloro . El compuesto excitado puede liberar su exceso de energía al experimentar cambios espontáneos .o emisión estimulada, que da como resultado una molécula en estado fundamental fuertemente repulsiva que muy rápidamente (del orden de un picosegundo ) se disocia de nuevo en dos átomos libres. Esto forma una inversión de población . [ cita requerida ]