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。

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。

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%。

提出了一种通过扫描滤波来提高啁啾脉冲对比度的方法，并分析了该方法的原理。与传统的非线性滤波技术不同，扫描滤波方法消除预脉冲时，选通原理是基于光的频率而不是强度。以电光双折射扫描滤波器为例，说明了扫描滤波法的具体应用。通过数值模拟及实验研究，发现电光双折射扫描滤波法可以有效地消除主脉冲以前几百ps的预脉冲，并且主脉冲同时还能保证较高的透过率。

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。

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。

设计了应用于感应电压叠加器中的水介质主开关与峰化开关,主开关的电极结构为“平板-环型”,峰化开关的电极结构为“环型”。研究了开关在300 ns脉冲电压下的自击穿特性,给出了不同工作电压下开关的间隙距离。实验结果表明,主开关与峰化开关的结构合理、击穿特性稳定、相互配合良好,峰化开关可以有效地峰化主脉冲,降低预脉冲的幅值。主开关的实验结果同时验证了Martin经验公式的适用性。

设计了用于脉冲功率装置的4 MV水介质同轴-三平板型输出开关.该脉冲功率装置将由24路相同的独立模块组成,每路模块由Marx发生器、中间储能器、激光触发气体开关、脉冲形成线、水介质脉冲输出开关、脉冲传输线等组成.水介质脉冲输出开关是同轴-三平板结构水介质多通道自击穿开关,由输入输出电极、预脉冲屏蔽板和连接部件组成.进行了有预脉冲屏蔽板结构和无预脉冲屏蔽板结构的自击穿水开关实验研究.有预脉冲屏蔽板结构开关的输入、输出电极都是半球电极,直径分别是8 cm和5 cm;无预脉冲屏蔽板结构开关为针-板结构,输入电极为平板电极,输出电极为直径3 cm的电极棒.Marx发生器充电70 kV,开关的击穿电压为3 MV,放电电流为450 kA.在3 MV等级的击穿电压下,有预脉冲屏蔽板结构开关的抖动约6 ns,没有预脉冲屏蔽板结构开关的抖动减小至3 ns.

为了探索低泵浦能量下得到X射线激光(XRL)并提高其输出强度的方法，对弯曲靶技术和双预脉冲技术进行了理论分析和数值模拟，模拟结果表明第二预脉冲与第一预脉冲间隔2ns，主脉冲与第二预脉冲间隔5ns时效果等离子体增益的时空特性曲线最好。随后在“星光Ⅱ”激光装置上进行了双预脉冲驱动类氖铬(J=0－1，3p－3s跃迁)XRL实验，得到了28．5nm的单线X射线激光，结果表明在脉冲结构和泵浦总能量不变情况下XRL输出强度主要与第二预脉冲强度有关，实验结果很好地符合了数值模拟结果。