为了获得清洁度更高的InGaAs材料表面,利用氢氟酸溶液、盐酸与水的混合溶液、盐酸与异丙醇的混合溶液,研究了化学清洗方法对材料表面碳污染物和氧化物的去除效果,并在此基础上提出了一种与紫外臭氧清洗相结合的方法。利用扫描聚焦X射线光电子能谱技术,对不同方法清洗后的InGaAs样品表面进行分析,基于样品表面产生的二次电子图像,对表面进行了微区特征分析,精准检测了表面化学成分和表面被腐蚀程度。分析发现,基于氢氟酸溶液的刻蚀会严重腐蚀样品表面,破坏表面结构和成分,而结合了紫外臭氧清洗的基于盐酸和异丙醇混合溶液的刻蚀对样品表面具有更好的清洁效果,能够更好地去除表面的碳污染物和氧化物。

基于超高真空光电阴极制备与表面分析互联装置开展了反射式GaAs光电阴极激活实验, 并利用扫描聚焦X射线光电子能谱对化学清洗后及Cs/O激活后的阴极表面进行了微区分析.通过X射线激发样品产生二次电子图像定位需要分析的微小区域, 更加准确地检测了阴极表面存在的杂质.检测发现化学清洗后的GaAs阴极样品会受到金属压片的二次污染, 出现钠、铯污染.表面分析和激活实验表明, 高温加热和激活并不能去除钠污染, 且此污染会影响表面砷的脱附, 阻碍激活过程中Cs、O的吸附, 降低阴极的光电发射性能.采用扫描聚焦X射线成像技术对阴极表面进行微区选点分析, 有助于更加准确地分析阴极激活前后的表面成分变化.

针对光通信终端的光学表面污染, 研制了10 MHz镀铝石英晶体微天平(QCM), 用于实时检测真空试验中的污染量以保证光通信的可靠性。该装置通过引入参考晶体消除环境因素的影响, 并降低对其控温精度的要求, 其理论质量灵敏度可达10-9g/cm2。经过绝对标定实验后, 其实际质量灵敏度为10-8g/cm2, 满足应用需求, 且成本低, 实用性好, 可用于星上或地面污染检测。文中依据不同的污染源工作温度, 分别在32 ℃高温恒温段, 32 ℃~-27 ℃降温段, 低温保持段及-2 ℃~32 ℃升温段进行了污染沉积量的检测。结果表明: 在试验初期的高温恒温段, 污染源与敏感表面温差高于0 ℃, 15.75 h内单位面积污染沉积量为1.68×10-4g/cm2; 在低温保持段, 温差一直低于-22 ℃, 23.37 h内单位面积污染解吸附量为1.08×10-4g/cm2; 真空试验的总污染沉积量为2.7×10-5 g/cm2。得到的结果证实了该QCM用于污染量检测的有效性。文中还初步分析了真空试验下的污染沉积过程, 为光学表面污染的预估与防护提供了依据。

极紫外(EUV)光刻机中光学元件的污染和采用的污染控制策略是影响光刻机性能的重要因素，其中污染主要包括光学表面碳沉积和光学表面氧化，污染控制技术包括智能气体混合技术、保护层技术和污染物清洁技术。着重论述了上述两种主要污染形式和三种污染控制技术的研究进展，对EUV光刻机中污染研究的前景进行了展望，并指出其发展面临的挑战及有待解决的关键技术。