1 中国科学院微电子研究所光电技术研发中心，北京 100029
2 中国科学院大学，北京 100049
基于使用气体放电等离子体（DPP）极紫外（EUV）光源自研的小型反射率测试装置，分析了DPP光源参数及不同型号探测器对反射率测试的影响，提出了一种能量归一化的反射率测试方法，并测试了13.5 nm波长下Mo/Si多层膜反射镜的反射率特性。研究结果表明：在相同光源参数下，SXUV100型探测器的极紫外能量探测性能优于AXUV100G型；通过归一化使光能量波动对反射率测试光束的影响因子从6.2%降低到0.64%，多层膜反射镜的峰值反射率的测量重复性从4.34%提高到0.69%，与国外同等实验装置精度相当，实现了高精度反射率测试，可为极紫外光刻机的光学元件提供反射率测试。
极紫外 气体放电等离子体光源 反射率 能量探测 归一化
1 上海大学微电子学院，上海 200072
2 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室，上海 201800
集成电路的生产主要依靠光刻技术为主的工艺体系，采用波长为13.5 nm光源的极紫外光刻是当前最先进的商用规模量产光刻技术，为集成电路的发展带来前所未有的进步。根据瑞利判据，为进一步提高分辨率，以波长6.X nm为光源的下一代“超越极紫外”光刻成为研究热点。多层膜反射镜是极紫外光刻机光学系统中的关键器件，其反射率和寿命决定光刻机的曝光效率与成像质量。综述了6.X nm多层膜的研究进展，对近年来6.X nm波段的极紫外光源以及多层膜的设计、制备和表征等方面进行了介绍和分析。重点阐述了6.X nm多层膜的界面优化方法，并讨论了多层膜在工程应用中的老化和性能衰减等问题，对面向未来商业应用的方向做出了展望。旨在为我国从事先进光刻等相关研究工作的学者、工程师等提供重要参考。
先进光刻 超越极紫外 多层膜 反射率 界面工程
强激光与粒子束
2024, 36(1): 011002
1 中国科学院电工研究所，北京 100190
2 中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
3 兰州大学物理科学与技术学院，甘肃 兰州 730000
X射线多层膜是X射线光学领域的重要反射元件，可利用X射线的布拉格反射实现特定波段X射线的高效反射。多层膜的反射率与膜层材料和膜层结构密切关系，根据多层膜的工作原理，对于高能波段的X射线，为获得较大掠射角下的高反射率，通常需要多层膜具有更小的周期厚度和更大的周期数，因此高精度薄膜生长技术是X射线多层膜元件制备的必要条件。本文研究了基于原子层沉积技术的X射线多层膜的制备，首先利用Fresnel系数递推法计算出HfO2/Al2O3、Ir/Al2O3、Ru/Al2O3、W/Al2O3四种材料组合的多层膜的反射率，讨论了材料组合、周期厚度、周期数、占空比等参数对多层膜反射率的影响。在此基础上，选取并制备了周期厚度为4 nm、周期数为60、占空比为0.5的HfO2/Al2O3 X射线多层膜。X射线（0.154 nm）反射率的分析结果显示，该多层膜的周期厚度为3.86 nm，反射率约43%，多层膜截面的透射电子显微镜（TEM）图显示膜层间界面清晰。该结果验证了原子层沉积法制备小周期厚度X射线多层膜元件的可行性。
原子层沉积 X射线 多层膜 反射率
1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
在太赫兹频段，为解决FP干涉滤光片反射率低、适用频率范围小及角度稳定性差的问题，设计了一种新的太赫兹频率选择表面结构。首先进行了仿真分析，确定了结构的硅片厚度和金属网栅层数，并对参数进行了优化。然后对该结构的传输特性和角度稳定性进行了仿真，该结构在入射倾斜角0°~45°范围内具有较好的稳定性，最后加工出滤光片实物，对仿真结果的准确性进行验证。在太赫兹波垂直入射的情况下，实物测量结果与仿真结果基本吻合，在1.34~2.34 THz频率范围内，反射率和透射率分别为91.0%~98.4%和0.7%~8.0%，满足FP干涉滤光片高反射率、低透射率要求。
材料 太赫兹超材料 频率选择表面 FP干涉 金属网栅 高反射率
山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室，山东 济南 250061
使用皮秒激光时，通过改变激光标刻参数，可以在铝合金表面得到不同对比度的黑色图案。通过激光扫描显微镜对实验标刻样本表面进行测量，并通过电磁波理论建模对皮秒激光打黑机理进行分析。研究发现，激光标刻样本宏观基体表面存在微纳尺度的最大高度值不同的密集峰谷形貌。样本表面微纳峰谷形貌的最大高度值越大，表面反射率越低，从而形成对比度较大的黑色图案。通过样本灰度值得到的对比度与理论建模得到的对比度几乎一致，这证实上述机理是激光打黑铝合金的主要原因。
皮秒激光标刻 黑色图案 反射率 对比度 电磁波 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2314005
1 教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室，陕西省轻化工助剂化学与技术协同创新中心，陕西科技大学化学与化工学院，西安 710021
2 西安蓝桥新能源科技有限公司，西安 712000
高效、绿色、稳定、经济的新类别制绒分子及相应助剂配方是获得超低反射率陷光结构，提升单晶硅太阳能电池光电转换效率的关键内容之一。本工作提出多苯环骨架强化单晶硅表界面结合，磺酸基、羟基、烷氧基等官能团调控出绒点形成的思路，合理筛选并对比研究了2,6-萘二磺酸钠、2-羟基-7-萘磺酸钠，十二烷基二苯醚磺酸钠以及木质素磺酸钠的绒面催化效应，发现大分子尺寸、更为分散的苯环骨架排布、柔性分子结构、丰富的羟基、烷氧基等结构特征有利于芳香环磺酸盐在单晶硅表面形成连续、均匀、密集金字塔结构。基于制绒剂结构、浓度、时间、温度等反应参数的系统对比实验，筛选出木质素磺酸钠作为优良出绒试剂，可在0.000 6%～0.06%的低浓度条件下，获得15.84～26.94%的平均反射率。引入表面活性剂和绒面调节剂，通过系统正交实验，获得了“0.015%木质素磺酸钠+1.1%十二烷基苯磺酸钠+2.0%的2-羟基-β-环糊精”新型绿色、低浓度、高稳定制绒助剂配方，在NaOH浓度0.65%、反应温度75～85 ℃、制绒时间420 s的类产线条件下，获得基底尺寸1.7～1.9 μm、均匀、规则、密集的金字塔结构以及低至9.89%的绒面平均反射率。本项研究为基于芳香环磺酸盐开发绿色高效新型实用化单晶硅表面织构化添加剂提供了良好例证。
单晶硅 太阳能电池 制绒 反射率 monocrystalline silicon solar cell surface texturing reflectivity
Author Affiliations
Abstract
Friedrich Schiller University Jena, Institute of Applied Physics, Albert-Einstein-Str. 15, 07745 Jena, Germany
Vanadium dioxide (VO2) has promising applications in smart windows and active micro-optical devices due to its thermochromic properties. However, the successful fabrication and patterning of VO2 thin films with the correct stoichiometry and phase are challenging. In this study, we investigated lithographically patterned and non-patterned VO2 thin films fabricated by reactive ion beam deposition, using variable angle spectroscopic ellipsometry, Raman spectroscopy, and transmission and reflection measurements. The results show that the refractive index and extinction coefficient exhibit significant changes for near-infrared wavelengths when heated above 68 °C, confirming its thermochromic properties. The Raman spectroscopy results indicate the formation of the monoclinic phase VO2(M) after annealing, which was not changed by reactive ion etching. Lithographically structured VO2-layers were successfully realized demonstrating the potential of VO2 as a material for active micro-optical devices, such as guided mode resonance filters with switchable reflectance. The results suggest that VO2 has great potential as a promising material for actively switched optical elements and micro-optical devices.
Vanadium dioxide Guided mode resonance Phase change material Lithography Switching VO2 Spectroscopy Reflectivity Reactive ion beam deposition Micro optics Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(1): 2023019
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院强激光材料重点实验室，上海 201800
4 中国科学院大学杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
5 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
目前，高反射率反射镜在激光陀螺和引力波探测等领域中有着广泛的应用。但对于反射率为99.9%~99.99%的样品，现有测试手段存在一定局限性。搭建了基于分光光度法的反射率测量装置，采用双光路测量方法，通过测量参考信号和基准信号、参考信号和测试信号的差分信号来计算反射率。与绝对值较大的参考信号、基准信号和测试信号等相比，信号差值本身相对较小，因此可以充分利用锁相放大器的灵敏度来提高反射率的测量精确度。所介绍的测量方法的精确度可达10-5，与光腔衰荡法进行对比，测量误差在0.009%以下。所提方法用简单的装置就能达到较高的精确度，满足99.9%~99.99%反射率的精确测量需求。
测量 激光光学 高反射率 分光光度法 光学薄膜 锁相放大器 中国激光
2023, 50(10): 1004002
