中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029
衍射光栅已被广泛应用于同步辐射光源软X射线与真空紫外光栅单色器中,光栅线密度偏差会直接影响单色器的性能。为了检测光栅线密度的偏差,本文在合肥先进光源预研过程中搭建了长程面形仪(LTP)系统。使用自准直仪对LTP检测光栅系统在26 μrad内的检测精度进行了标定。利用LTP对自主研制的760 line/mm与2400 line/mm等间距光栅进行线密度均匀性检测,使用干涉仪对760 line/mm光栅进行0级与1级衍射波前检测,并将检测结果与LTP测量结果进行比较。结果表明:系统标定的均方根误差为30 nrad,与干涉仪检测结果相比,两者同位置处的高度轮廓曲线具有较好的一致性。这说明搭建的LTP系统具有较高精度的检测光栅线密度的能力,为检测同步辐射光栅线密度的变化提供了平台。
测量 长程面形仪 等间距光栅 线密度均匀性
Author Affiliations
Abstract
1 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei 230029, China
2 Institut für Angewandte Physik, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Max-Wien-Platz 1, Jena 07743, Germany
3 Technische Universität Braunschweig, Laboratory for Emerging Nanometrology, Pockelsstr. 14, Braunschweig 38106, Germany
4 Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Bundesallee 100, Braunschweig 38116, Germany
Near-field holography (NFH), with its virtues of precise critical dimensions and high throughput, has a great potential for the realization of soft x-ray diffraction gratings. We show that NFH with reflections reduced by the integration of antireflective coatings (ARCs) simplifies the NFH process relative to that of setups using refractive index liquids. Based on the proposed NFH with ARCs, gold-coated laminar gratings were fabricated using NFH and subsequent ion beam etching. The efficiency angular spectrum shows that the stray light of the gratings is reduced one level of magnitude by the suppression of interface reflections during NFH.
050.1950 Diffraction gratings 120.4610 Optical fabrication 220.4000 Microstructure fabrication 340.7480 X-rays, soft x-rays, extreme ultraviolet (EUV) Chinese Optics Letters
2016, 14(9): 090501
Author Affiliations
Abstract
1 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei 230029, China
2 Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100076, China
To reduce the cost and achieve high diffraction efficiency, a modified moiré technique for fabricating a large-aperture multi-level Fresnel membrane optic by a novel design of alignment marks is proposed. The modified moiré fringes vary more sensitively with the actual misalignment. Hence, the alignment accuracy is significantly improved. Using the proposed method, a 20 μm thick, four-level Fresnel diffractive polyimide membrane optic with a 200 mm diameter is made, which exhibits over 62% diffraction efficiency into the +1 order, and an efficiency root mean square of 0.051.
220.1140 Alignment 050.1380 Binary optics 310.6845 Thin film devices and applications Chinese Optics Letters
2016, 14(10): 100501
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
2 安徽大学 物理与材料科学学院, 合肥 230601
针对大面积衍射光学元件制作过程中对光刻胶均匀涂覆的困难，研究弯月面均匀涂胶方法。利用沟槽型弯月面涂胶机，分析影响光刻胶厚度和厚度均匀性的因素。从实验上验证了光刻胶的胶厚和涂覆扫描速率的正相关关系。分析了光刻胶的浓度、基片与涂覆器刀口间隙、供胶速率等因素对胶厚及胶厚均匀性的影响。利用非接触式的激光微位移传感器监测基片和涂覆器刀口间隙，控制此间隙的抖动小于15 μm，优化系统运行的稳定性，提升了弯月面涂覆胶厚的均匀性，实现了胶厚峰谷值偏差3%和标准偏差0.5%的均匀光刻胶涂覆，能够满足脉宽压缩光栅等制作过程中对光刻胶均匀涂覆的需求。
弯月面涂胶 大面积衍射光学元件 光刻胶均匀涂覆 meniscus coating large area diffractive optic plates photoresist uniformity coating 强激光与粒子束
2015, 27(12): 121003
电子科技大学 光电信息学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
采用脉冲直流反应磁控溅射技术在不同的占空比条件下制备了氧化钒薄膜。利用X射线光电子能谱仪测定了薄膜的组分, 用光谱椭偏仪在300~850nm的波长范围内对薄膜的光学性质进行了研究。实验结果表明降低占空比具有促进金属钒氧化的作用, 而通过采用Tauc-Lorentz谐振子色散模型结合有效介质近似模型对椭偏参数Ψ和Δ进行拟合, 得到了较为理想的拟合结果。薄膜的复折射率和透过率均由椭偏拟合结果确定, 结果发现占空比的下降, 导致了可见光范围内薄膜折射率和消光系数的降低以及透过率的提高。
氧化钒薄膜 光谱椭偏 脉冲直流反应磁控溅射 占空比 Tauc-Lorentz模型 vanadium oxide thin film spectroscopic ellipsometry pulsed DC reactive magnetron sputtering duty cycle Tauc-Lorentz model
电子科技大学 光电信息学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
室温下, 采用脉冲直流反应磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了氧化钒薄膜。研究了脉冲调制功率占空比对薄膜物相、表面形貌、组分和热敏电学性能的影响。X射线衍射测试结果表明在室温及不同占空比下生长的氧化钒薄膜均为非晶结构; 原子力显微镜表面形貌测试表明降低占空比可以得到更加光滑的薄膜表面; X射线光电子能谱测试表明降低占空比能够在反应溅射气氛不变的情况下促进钒的氧化; 对薄膜的热敏电学特性测试发现, 在293~368K, 小极化子跳跃是脉冲反应磁控溅射氧化钒薄膜中主要的导电机制。
氧化钒 脉冲直流溅射 占空比 电学性质 VOx pulsed DC sputtering duty cycle electrical properties
中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029
结合单晶硅各向异性腐蚀和倾斜光刻技术,在14°斜切(110)单晶硅片上成功制作出90°顶角的中阶梯光栅。在1500~1600 nm波段对其进行了闪耀级次衍射效率测量，测量结果的趋势与C方法计算结果基本吻合，其中在1500~1550 nm波段光栅表现出良好的闪耀特性，效率为理论值的52%~75%，峰值约为58%。讨论并计算了制作工艺中的槽深误差对光栅闪耀级次衍射效率的影响。结果表明，在1500~1550 nm波段，考虑槽深误差计算所得的理论闪耀级次衍射效率约为完美槽形计算效率的77%~85%。
光栅 中阶梯光栅 单晶硅 各向异性腐蚀技术 光刻技术
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室， 合肥 230029
作为强激光系统的终端组件之一，光束采样光栅是制作在熔石英基底上的浅槽光栅。利用熔石英的传统化学机械抛光技术，修正熔石英光束采样光栅的槽型轮廓，降低局部偏高的衍射效率，以提高光束采样光栅的整体效率均匀性。利用此方法已成功将430 mm×430 mm的光束采样光栅的衍射效率均方根值(RMS)由30%附近降低到5%以下。实验结果显示，利用传统化学机械抛光技术可以有效提高光束采样光栅衍射效率均匀性，这是一种可行的技术方案。
光束采样光栅 衍射效率 均匀性 化学机械抛光 beam sampling grating diffraction efficiency uniformity chemical mechanical polishing
电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
提出了一种制备氧化钒热敏电阻薄膜的新方法。采用紫外光和过氧化氢相结合的方法，对多壁碳纳米管进行功能化处理，然后通过溶胶凝胶法，使功能化碳纳米管与V2O5相复合，制备氧化钒碳纳米管复合薄膜。与单纯的氧化钒薄膜相比，氧化钒碳纳米管复合膜的薄膜方阻和光学带隙发生减小，而电阻温度系数(TCR)和光吸收率相应增大。复合膜还具有更高的载流子迁移速率，更加适合应用到红外探测器当中。
薄膜 红外探测器 多壁碳纳米管 五氧化二钒 电学性能 光学性能
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室， 合肥 230029
为了提高HfO2顶层多层介质膜脉宽压缩光栅（PCG）的抗激光损伤性能，使用Piranha溶液（浓硫酸和双氧水的混合液）清洗PCG去除其制作工艺和使用过程中残留在表面的污染物，包括CHF3作为工作气体对HfO2进行反应离子束刻蚀生成的碳氟化合物及金属氟化物。对Piranha溶液的清洗温度、组成成分、清洗时间、清洗遍数等参数进行了系统研究，用扫描电子显微镜（SEM）观察清洗前后的PCG表面形貌，用X射线光电子能谱仪（XPS）检测清洗前后PCG表面的元素成分及其原子分数的变化，并分析了各残留污染物的去除机理。实验结果表明：Piranha溶液能有效去除PCG表面污染物，而且清洗温度越高，清洗遍数越多，对PCG表面残留污染物的去除效果越显著。在90 ℃下60 min有效活性时间内，使用浓硫酸和双氧水体积比为2∶1的Piranha溶液清洗3遍以上，PCG表面残留的F元素的原子分数接近0.1%（XPS的分辨极限），达到良好的清洗效果。
多层介质膜脉宽压缩光栅 污染物 Piranha溶液 扫描电子显微镜 X射线光电子能谱 multilayer dielectric pulse compressor gratings contamination Piranha solution scanning electron microscope X-ray photoelectron spectroscopy
