光子学报
2022, 51(11): 1114003
1 中国科学院固体激光重点实验室, 中国科学院理化技术研究所, 北京100190
2 中国科学院功能晶体与激光技术重点实验室, 中国科学院理化技术研究所, 北京 100190
3 中国科学院大学, 北京100049
半导体产业是高科技、信息化时代的支柱。光刻技术, 作为半导体产业的核心技术之一, 已成为世界各国科研人员的重点研究对象。本文综述了激光等离子体13.5 nm极紫外光刻的原理和国内外研究发展概况, 重点介绍了其激光源、辐射靶材和多层膜反射镜等关键系统组成部分。同时, 指出了在提高激光等离子体13.5 nm极紫外光源输出功率的研究进程中所存在的主要问题, 包括提高转换效率和减少光源碎屑。特别分析了目前已实现百瓦级输出的日本Gigaphoton公司和荷兰的ASML公司的极紫外光源装置。最后对该项技术的发展前景进行了总结与展望。
13.5 nm极紫外光刻技术 激光等离子体 极紫外光源 转换效率 光源碎屑 预脉冲激光 13.5 nm Extreme Ultraviolet Lithography (13.5 nm-E Laser-Produced Plasma (LPP) extreme ultraviolet source Conversion Efficiency (CE) light debris pre-pulse laser
1 西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室, 西安 710049
2 西北核技术研究所, 西安 710024
半导体断路开关的输出电压中的预脉冲现象, 严重影响了整个系统的输出脉冲前沿陡度和重复频率。针对半导体断路开关在反向截断过程中预脉冲产生的过程和机理进行了研究。利用Silvaco Atlas仿真软件对半导体断路开关正反向泵浦过程中载流子的迁移和电场的变化过程进行了详细考察, 发现预脉冲的产生是由双边截断过程中N-N+结截断所引起的脉冲前沿变缓现象, 其长短主要取决于P型轻掺杂区内的少子电子的迁移率, 而脉冲前沿的陡度则取决于双边截断过程中的PN结截断过程。同时, 对具有不同基区长度的器件, 对其在不同泵浦电流密度下的情况进行了模拟和对比, 发现器件基区越窄, 脉冲前沿越陡, 而预脉冲基本相等; 低电流密度条件下只发生N-N+结单边截断, 大电流密度条件下则发生双边截断, 而双边截断的延迟更长, 但脉冲前沿拐点更陡, 截断更快。
半导体断路开关 预脉冲 脉冲前沿 迁移率 双极漂移 双边截断 semiconductor opening switch pre-pulse rise time mobility bipolar drift bilateral interruption 强激光与粒子束
2018, 30(6): 065001
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
提出了一种快前沿充电型磁压缩发生器,采用高耦合系数脉冲变压器和无串接二极管型原边绕组设计,降低了变压器的杂散电感,可以对磁压缩电路进行快速脉冲式充电,有利于减少磁压缩装置的级数和体积。采用T模型对快前沿变压器充电型磁压缩器的电路进行了等效变换,分析了系统设计的原则。结果表明：系统的等效压缩增益远大于1；磁开关应选用高导磁材料。满足上述条件,磁压缩装置的充电效率和预脉冲现象才能获得理想值。研制了一台快前沿变压器充电型磁压缩脉冲发生器,3 nF电容负载上获得前沿时间为990 ns、幅值为50 kV的脉冲,预脉冲约2 kV,磁压缩器的电压效率为98%。
脉冲变压器 磁开关 预脉冲 压缩比 磁导率 pulse transformer magnetic switch pre-pulse compress ratio permeability 强激光与粒子束
2014, 26(6): 065001
1 三峡大学 理学院 太阳能研究所， 湖北 宜昌 443002
2 四川大学 电子信息学院， 成都 610064
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
采用了一种利用啁啾匹配光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）技术来消除泵浦脉冲时间窗口内的预脉冲的方法，并对该方法展开了数值模拟研究。分析了泵浦光脉冲形状、预脉冲提前时间等因素对预脉冲消除效果以及信噪比提升情况的影响。通过与传统的非共线OPCPA方案对比，发现啁啾匹配OPCPA方案可以消除掉离主脉冲更近的预脉冲，且它对预脉冲的消除效果受泵浦光脉冲形状的影响较小。
光参量啁啾脉冲放大 啁啾匹配 预脉冲 对比度 信噪比 optical parametric chirped pulse amplification chirp-matching pre-pulse contrast signal-to-noise ratio
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
对采用电缆延时方法的双脉冲直线感应加速器组元感应腔磁芯的自动复位进行了模拟和实验研究。利用Pspice软件对Blumlein线充电预脉冲积分的影响因素进行了模拟, 将预脉冲伏秒值与主脉冲幅度之比定义为“复位脉宽”, 作为评判预脉冲对感应腔磁芯复位能力的判据。不同负载情况下的高压双脉冲实验结果表明, 该判据有较高的准确度, 依照判据要求调节Blumlein线负载后, 可在基本不影响主脉冲的前提下解决双脉冲感应腔磁芯的复位问题。
电缆延时双脉冲 自动复位 Blumlein 脉冲形成线 充电预脉冲 复位脉宽 cable delay auto-reset Blumlein pulse forming line pre-pulse reset pulse width
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
对毛细管放电产生类氖氩46.9 nm激光进行了实验研究,发现毛细管放电装置中布鲁姆林传输线所产生的固有预脉冲对软X光激光的产生及稳定输出都有十分不利的影响。在理论上,用雪耙模型计算并证明了固有预脉冲对毛细管均匀预电离的破坏作用,而在主电流脉冲到来之前能否均匀地预电离毛细管所充气体是能否产生激光的关键条件。为了消除固有预脉冲的影响,使用了外加隔离开关和隔离电容对装置进行改进。实验证明,该方法能够有效隔离固有预脉冲,使整个放电装置达到稳定运行。在此基础上,得到了毛细管放电类氖氩46.9 nm激光输出,并实现了激光稳定输出,输出强度变化范围小于28%。
激光技术 X射线激光 软X光激光 毛细管放电 布鲁姆林传输线 固有预脉冲
1 四川大学电子信息学院,四川,成都,610064
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
在超强激光系统中,对比度和本底宽度是压缩光脉冲极为重要的指标.在啁啾脉冲放大系统的压缩阶段,在啁啾脉冲宽度为141 ps,啁啾系数为1 000,B积分值分别为0,1和2的情况下,模拟了自相位调制效应(SPM)对压缩脉冲的峰值光强、脉冲宽度和本底宽度的影响.结果表明:在B积分值为2的条件下,若不补偿非线性色散,压缩脉冲的峰值强度降为无自相位调制效应时的65%左右,脉冲宽度约为种子脉冲宽度的2倍,本底宽度则增加到原来的3倍左右;在B积分值大于0.5的情况下,本底宽度和B积分值近似成线性关系.
自相位调制 峰值光强 啁啾脉冲放大 本底宽度 对比度 Self phase modulation Peak intensity Chirped pulse amplification Pre-pulse duration Contrast
国防科学技术大学,理学院,湖南,长沙,410073
利用简单的理论和电路模拟的方法,分析了爆磁压缩发生器或电容器通过变压器对脉冲形成线充电过程中的预脉冲现象.研究表明由变压器副边电感和脉冲形成线电容构成的回路充电频率和接地电感的大小是影响预脉冲电压幅值的主要因素.由于接地电感的引入带来的高频寄生振荡不会引起预脉冲幅值的变化.在通过变压器对脉冲形成线充电的方案中,由于回路充电频率低,预脉冲电压幅值很小,只有kV量级.在电容器通过变压器为脉冲形成线充电的脉冲功率调制器中,将预脉冲开关去掉进行了实验,并与有预脉冲开关的情况进行了对比,结果发现无预脉冲开关的情况下,不影响二极管的正常工作和产生电子束的质量.
预脉冲 脉冲形成线充电 电路模拟 爆磁压缩发生器 Pre-pulse Charging of PFL Electro-circuit simulation MFCG
1 哈尔滨工业大学,可调谐激光技术国家级重点实验室,黑龙江,哈尔滨,150001
2 中国原子能科学研究院,北京,102413
介绍了主脉冲和预脉冲的产生电路、预-主脉冲延时触发的方案以及对预-主脉冲的联调结果.毛细管放电X光激光装置经改造后,抑制了原有电流幅值过大的预脉冲,外加预脉冲发生器可以提供幅值几十A的预脉冲.预-主脉冲的联调结果表明,预脉冲的电流为20A,主脉冲的第一个峰的峰值电流为40.1KA,前沿为26.6ns,脉宽38ns,预-主脉冲之间的触发延时在3～50μs之间可调.
毛细管放电 软X光激光 预脉冲 主脉冲 Capillary discharge Soft X-ray laser Pre-pulse Main pulse.
