一、极紫外与软X射线非周期多层膜优化设计及初步研制(论文文献综述)
王月[1](2021)在《基于多层膜结构的超短X射线脉冲反射原理的研究》文中进行了进一步梳理随着光子科学的不断发展,基于气体和固体高次谐波产生(High Harmonic Generation,简称HHG)以及自由电子激光(Free Electron Laser,简称FEL)的超短X射线脉冲产生机制不断成熟。特别的,作为新一代光源,FEL可以产生超高亮度的超短X射线脉冲,使许多相关的基础科学领域,特别是超快动力学的研究领域迎来了新的契机。X射线多层膜光学元件作为一种人造纳米周期排列的光子晶体结构,它可以使X射线光束通过在多层材料界面上的布拉格衍射提高其传输过程的反射效率。多层膜光学元件也是超快实验中的关键部件:它们一方面用于脉冲反射传输以及聚焦等功能,另一方面也被应用于构造和整形出具有明确特征的超短脉冲。由FEL产生的飞秒(fs=10-15s)和阿秒(as=10-18s)时间尺度的X射线脉冲使得多层膜光学在这一领域的应用又有了新的机遇和挑战:FEL脉冲具有超快时间结构的基本特征,对于多层膜结构反射FEL脉冲,必然要考虑到FEL脉冲在多层膜结构中的色散效应以及多层膜结构对脉冲的影响。因此,为了研究X射线波段的FEL超短脉冲在多层膜结构中的反射的物理问题,本课题主要进行了以下的工作:首先,我们利用多层膜结构的设计和优化的基本原理并结合材料性质,讨论了多层膜结构的参数计算。我们利用Parratt严格迭代算法构建起了X射线多层膜结构的仿真框架,包含了多层膜结构优化计算以及多层膜结构反射率计算程序。特别的,在多层膜反射率计算程序中,考虑到多层膜结构制备中出现的层间粗糙度以及层间材料梯度扩散结构,并通过多层膜结构反射率计算程序优化了膜层设计。接下来,针对SASE FEL脉冲,尤其是对于1-3keV的中能X射线脉冲,为了优化光学元件,在线性光学范围内,利用傅里叶分析的方法,针对具有多个尖峰的SASE FEL脉冲进行多层膜结构反射研究。我们考察了经过设计的Cr/B4C多层膜结构反射后的SASE FEL脉冲的时域-频域结构特征变化,并且证实了多层膜结构反射SASE脉冲的可靠性。最后,我们针对硬X射线超短脉冲,尤其是单个阿秒脉冲在周期性多层膜结构中的反射问题进行了仔细的探讨。首先引入单峰高斯入射脉冲,通过傅里叶变换以及W/B4C周期性多层膜结构反射后频谱的逆傅里叶变换,我们得到了经过多层膜结构反射的超短脉冲结构和相位特征。根据高斯脉冲和多层膜结构的基本属性,我们建立了一个对X射线反射脉冲的评估模型——线性啁啾近似模型。通过这个模型,我们可以在一定的范围内对反射脉冲的啁啾以及脉冲长度进行定量的描述,进而对多层膜结构的线性反射性能进行定量的描述。通过傅里叶分析模型的结果与线性啁啾近似模型的结果比较,我们能够初步理解多层膜结构反射超短脉冲的基本特征和多层膜结构对脉冲造成的影响。本研究从多层膜结构设计出发,以单色光X射线作为X射线多层膜结构的优化设计依据,利用Parratt理论框架搭建X射线反射率计算模块,通过对不同的周期性多层膜结构参数的考察,对多层膜结构本身的性能进行了全面的分析和计算。以此作为依据,对多层膜结构反射超短脉冲的物理过程进行计算仿真,深入了解X射线脉冲与多层膜结构材料的相互作用,为多层膜光学元件应用于FEL光束的传输与分束、优化光束线站结构单元的研制与建设提供更多的理论参考依据。
骆钧尧[2](2021)在《超高线密度多层膜闪耀光栅的同步辐射软X射线研究》文中指出随着我国同步辐射的快速发展,急需发展各种相关的光学器件。光栅是真空紫外和软X射线波段的重要分光元件,光栅的品质关系到光束线的光通量和能量分辨率。多层膜闪耀光栅是一种以闪耀光栅为基底,在其基础上镀制多层膜的层状光栅,多层膜光栅有望能够改进常用的平面光栅单色器,理论上能够提高单色器的能量覆盖范围、提高分辨率并减小单色器尺寸。波长计量学是表征光栅性能的重要工具,由于上海同步辐射光源没有建设软X射线计量线站,为了能够测试多层膜闪耀光栅的衍射效率并研究多层膜闪耀光栅的衍射性能,开展了如下工作:(1)标量理论只适用于入射光正入射光栅并且入射光波长远小于光栅常数的情况,对于软X射线波段的多层膜闪耀光栅不再适用。因此选择经典的微分算法对多层膜闪耀光栅的衍射效率进行计算,微分算法是一种矢量算法,是对傅里叶空间中麦克斯韦方程组的严格求解。通过计算,对W/Si多层膜闪耀光栅的衍射特性从理论上进行了分析,相比于常规光栅,由于多层膜的作用,多层膜闪耀光栅的衍射效率取决于入射角的大小。(2)基于现有的光束线站和扫描透射X射线显微实验装置,研制了小型化的、方便安装拆卸的光栅效率检测装置。装置包括光栅调节、探测器调节、数据采集等系统,可实现多层膜闪耀光栅的衍射效率的快速检测。使用SHADOW软件对光束进行追迹,证明了实验方案的可行性。(3)对多层膜闪耀光栅样品进行测试,测试结果表明多层膜闪耀光栅的衍射效率符合理论仿真的衍射规律,光子能量为502 eV的入射光入射下+1级次的衍射效率为0.52%。为了分析影响光栅衍射效率的因素,通过扫描透射电子显微镜和原子力显微镜测试光栅的截面和表面结构,分析了光栅的结构缺陷对光栅衍射效率的影响。
王占山,黄秋实,张众,伊圣振,李文斌,沈正祥,齐润泽,余俊[3](2021)在《极紫外、X射线和中子薄膜光学元件与系统》文中研究表明极紫外、X射线和中子光学为现代科学的发展提供了高精度的观测手段,但这些手段的实现需要大量高性能薄膜光学元件和系统的支撑。由于短波长和材料光学常数的限制,短波光学元件的结构、性能和制作技术明显区别于长波光学元件。近二十年来,同济大学精密光学工程技术研究所建立了以短波反射镜为基底的精密加工检测平台,发展了超薄薄膜界面生长调控方法和大尺寸薄膜镀制技术,提出了高效率/高分辨率多层膜微纳结构的衍射理论和制备方法,初步阐明了短波辐照损伤的物理机制,形成了短波薄膜和晶体聚焦成像系统的高精度全流程研制技术,并将该技术成功应用于国内和国际短波光子大科学装置中。本文简要介绍本课题组在上述短波元件和系统领域中的研究进展。
李超逸,陶保全,郭祥帅,匡尚奇[4](2020)在《极紫外多层膜技术的研究进展》文中进行了进一步梳理极紫外多层膜利用各个界面反射光的相长干涉,在极紫外波段获得了高反射率,已成为极紫外光刻设备中反射式光学系统的核心元件。本文对近年来极紫外多层膜表征、设计和制备领域的研究现状进行了介绍和分析。由于多层膜的光学性能易受膜层界面粗糙度、膜层扩散以及膜厚误差等因素的影响,文中重点对联合多检测技术的多层膜表征、膜系优化算法和膜层界面优化工程进行阐述。除此之外,本文针对联合多项检测技术表征以及鲁棒性膜系设计,讨论了多目标优化算法在极紫外多层膜技术中的应用潜力,展望了多层膜技术在软X射线波段及光谱裁剪等领域的应用。
彭婧[5](2019)在《超光滑芯轴表面DLC/Au镀膜工艺及脱模特性研究》文中进行了进一步梳理使用空间望远镜对高能射线进行观测是现代科学家们获取宇宙信息的重要手段,X射线聚焦型望远镜就是一种普遍应用的空间望远镜。2018年中国科学院启动了增强型X射线时变与偏振探测卫星(eXTP)背景型号项目,其中一个重要课题任务就是攻克X射线聚焦镜的加工技术。本文主要对X射线聚焦镜电铸复制工艺中的类金刚石碳(DLC)/Au镀膜工艺进行研究。与传统聚焦镜加工工艺相比,本研究增加DLC薄膜作为脱模过渡层,既提高了芯轴的表面质量,又改善了脱模效果。采用AFM、SEM、剥离拉力试验、摩擦磨损等手段测试了DLC与Au膜的性能;研究了氧等离子体刻蚀去除DLC过渡层的工艺;并通过有限元模拟分析了脱模过程中温度场与应力场变化规律;获得了完整的聚焦镜加工工艺流程,达到了X射线聚焦镜的研制目标。不同磁控溅射工艺参数下,Au膜在膜厚均匀性、表面粗糙度及膜-基结合力方面表现出较大的差异。靶-基距从150mm增大至200mm,膜厚均匀性逐渐提升;射频功率从100W升至400W,薄膜沉积速率提高,而表面粗糙度和膜厚不均匀性也随之增大;基体偏压从0V提高至300V,薄膜沉积速率降低,膜厚均匀性提升,DLC与Au之间的附着力增大,但Au膜表面粗糙度出现不均匀变化。经过超精密机械加工后的Ni-P合金表面沉积DLC薄膜,粗糙度可从4.77nm降至1nm以下。Ni-P合金镀层摩擦系数为0.805,极易发生磨损;表面沉积DLC薄膜不仅能降低摩擦系数至0.5以下,还能有效避免表层磨损。随着射频功率增大,DLC薄膜表面粗糙度降低、摩擦系数降低、抗磨损能力增强。在不同的工作气压及射频功率下,进行DLC薄膜的氧等离子体反应刻蚀。结果表明在0.6-0.9Pa的工作气压下氧等离子体刻蚀效果较好,而射频功率对刻蚀效果的影响不大。氧等离子体刻蚀会使Ni-P合金表面产生一层致密氧化膜,但不会明显降低芯轴与Au膜的表面粗糙度。液氮冷却的脱模过程有限元模拟结果表明,使用液氮冷却芯轴中心能引起芯轴与镍壳之间界面产生较大应力,且随冷却程度增加应力逐渐增大,导致芯轴与镍壳脱开;模具最可能先从小直径一端发生模-壳分离。
王一名[6](2019)在《基于改进型进化算法的EUV多层膜的表征与制备》文中指出极紫外(EUV)多层膜的表征和设计中,主要采用的遗传算法存在一定的问题,主要是求解速度慢及大种群和精较低等问题。本文研究,主要是在宽角度非周期EUV多层膜的设计和周期EUV多层膜的表征中将云模型量子进化算法(CQEA)及双目标和实数编码的量子进化算法(RQEA)运用其中,以解决上述各类问题。首先,本文的研究,建立了等周期Mo/Si多层膜的掠入射X射线反射谱(GIXR)的反演拟合程序,其主要是基于实数编码量子进化算法(RQEA)以及实数编码的遗传算法(RGA)。其次,在上述的基础上,本文实现了对非周期宽角度EUV多层膜设计程序的建立,主要是基于双目标以及云模型量子进化算法以及实数编码量子进化算法,同时,根据相应的结果进行了实验和理论分析。结果表明:(1)对进化算法进行改进,建立了基于等周期EUV多层膜表征和设计的评价函数梯度信息的改进型量子进化算法,提高了多层膜的表征精度和非周期EUV多层膜的设计效率;(2)利用双目标遗传算法建立等周期EUV多层膜表征的联合求解算法,解决了多层膜表征中的多解问题,获得了高精度的多层膜微观结构参数;(3)对宽角度EUV超反射镜的非周期Mo/Si多层膜进行鲁棒性膜系设计,理论上评估不同膜厚误差的鲁棒性膜系设计,分析膜系设计可允许的最大膜厚控制误差。分析表明,云模型量子进化算法和双目标遗传算法在EUV多层膜表征和设计领域有着非常广阔的应用前景,为工作的进一步开展奠定了基础。
王依[7](2018)在《极紫外与X射线增反膜表面碳沉积去除技术研究》文中研究表明近年来,极紫外与X射线光源技术不断进步,光源性能的提升给光学元件的寿命带来严峻的考验,其中碳沉积是影响极紫外与X射线光学系统寿命的共性问题。碳沉积严重影响光能利用率及光学系统的工作效率,及时有效的碳沉积去除技术对极紫外与X射线光学的发展有重要意义。目前,国内外提出了包括氢原子、射频氢或氧等离子体、活化氧等众多去除技术,但对去除机制及工艺参数的研究还不够深入。论文主要以极紫外光刻(Extreme Ultraviolet Lithography,EUVL)及同步辐射(Synchrotron Radiation)增反膜为对象,将射频氢等离子体碳沉积去除技术作为主要的研究内容。论文围绕极紫外与X射线增反膜碳沉积去除问题,针对射频氩氢混合等离子体去除技术,从理论上分析碳沉积去除机制,搭建碳沉积去除实验平台,利用实验平台开展去除工艺研究,具体研究内容包括以下几个方面:(1)通过建立碳沉积去除技术对增反特性影响分析模型,评定现有碳沉积去除技术对极紫外多层膜增反特性的影响,确定射频氢等离子体作为实验平台的主要清洗源。(2)提出了氩氢混合等离子体去除光学元件表面沉积碳方法,基于物理溅射分析方程及表面离子增强化学理论,深入研究了的作用机制,分析结果认为氩增强了活性氢原子的吸附及去除产物的解吸附效应,提高了等离子体中激发态氢原子的浓度,实验结果说明化学刻蚀是去除增强机制的主要方面。(3)针对氩氢混合等离子体去除碳沉积工艺,展开系列实验研究。通过磁控溅射的方法,在石英晶片表面镀制与实际沉积碳相类似的碳层,来监测去除反应速率。通过理论分析得到主要工艺参数,包括压强、等离子体源功率及气体混合比等,基于碳沉积去除实验平台,开展射频氩氢等离子体去除工艺研究。实验结果表明,当压强为0.001mbar,等离子体源功率为99W,氢氩气体混合比为1:2时,可以得到最高去除速率。(4)在极紫外多层膜样片表面镀制沉积碳,利用反射率计及原子力显微镜来测试去除工艺实施前后反射率及表面粗糙度的变化,以此来表征氩氢混合等离子体去除技术对光学元件光学特性的影响。实验结果表明,多层膜实验样片的反射率及表面粗糙度通过去除工艺得到恢复,氩氢等离子体去除技术可用于解决极紫外与X射线光学系统碳沉积问题。论文研究了射频氩氢等离子体碳沉积去除技术的作用机制,通过实验获得碳沉积去除技术在较高效率条件下的最优工艺参数,将最优工艺实施在多层膜样片,利用检测设备表征去除技术对光学元件光学特性的影响。论文研究成果为极紫外与X射线光学系统碳沉积去除技术提供了理论及工艺上参考,对未来实现在线实时去除有重要意义。
易强[8](2017)在《动态黑腔光谱诊断中的多层膜研究》文中研究说明在Z-箍缩丝阵驱动的动态黑腔实验中,黑腔光谱诊断可以评估动态黑腔辐射功率,辐射产额以及辐射温度等重要参数。核物理与化学研究所提出建立一套多通道光谱诊断系统。黑腔辐射光谱区间为50 eV~1500eV的极紫外与软X射线能段,多层膜是工作在该能段的优异的光学色散元件。多通道光谱诊断系统一共挑选了十五个能点,需要有针对性地研制十五种多层膜。本文介绍了十五种多层膜的设计,制备与测试。并针对其中75 eV,95 eV,395 eV三个能点的多层膜进行了深入研究,以提高其光学,结构,应力及稳定性等各方面的性能。第三、四章是论文研究的重点难点,在针对395 eV(3.14 nm)能点的多层膜研究中,实验制备了短周期大膜对数的V/Sc多层膜,首次从实验上论证了工作在水窗区Sc-L吸收边附近的V/Sc多层膜反射镜的高反射率。在与同实验条件下沉积的30对Cr/Sc多层膜通过GIXR对比中发现,V/Sc多层膜界面宽度明显小于Cr/Sc,其中V/Sc两个界面宽度为0.27/0.32 nm,Cr/Sc则为0.28 nm/0.47 nm。当多层膜从30对生长到400对时,观察到层的多晶结构稍有增加,并且在正入射9°,λ=3.129nm处测到了 18.4%的最大反射率。另外还模拟发现,V/Sc多层膜在掠入射条件下在V-L吸收边附近有5.3%的反射率,这是V/Sc材料组合的独特优势。在对V/Sc多层膜的热稳定性研究中,掠入射X射线反射率(GIXR)曲线发现V/Sc多层膜在经历200℃退火之后层结构开始变差,250℃退火之后层结构质量急剧恶化,300℃退火之后层结构完全崩溃。通过大角XRD衍射花样发现,随着退火温度上升到250℃,出现了从六边形的Sc(101)到六边形的Sc(002)的相变,并在250℃退火后观察到了新的晶相立方形的V(110),300℃退火后晶粒尺寸进一步变大。250℃退火后样品的TEM测试发现,多层膜中间部分的层结构已经被严重破坏,只在顶部和底部部分地区还可以看到。TEM和选区电子衍射(SAED)结果进一步证实了先前XRD的晶相结果,观测到了 250℃退火后的六边形的Sc(002)以及立方形的V(110)两个晶相。能量色散x射线光谱(EDX)测试发现,250℃退火后V、Sc相对浓度周期振荡现象几乎消失,预示着严重的元素扩散混合。这些结果对比Cr/Sc多层膜发现,V/Sc具有更低的退火结晶温度。正是通过扩散混合与结晶之间相互促进这样的热动力学过程,使V/Sc多层膜层结构变差并最终导致崩溃。在时间稳定性研究中,对6个月储存期内V/Sc多层膜GIXR的测试结果发现,GIXR曲线在1°~2°出现的振荡出现了向低角度偏移的情况。对比存储八个月前后的软X射线反射率(SXR)发现SXR从18.4%降低到小于16.5%。GIXR和SXR的变化推测是多层膜暴露在空气中表面B4C和几个层对的V/Sc结构发生氧化和其他一些化学变化的结果。在75 eV工作能点研制了窄带Si/C多层膜,并对其结构,应力,极紫外光学性能进行了表征。为了在减小多层膜应力的同时,维持较实用的反射率,对薄膜沉积时的工作气压在0.13 Pa~0.52 Pa之间进行了优化。GIXR测试与拟合结果表明,界面上形成了界面层,并且界面层厚度与界面宽度都随工作气压的上升而增加。原子力显微镜(AFM)测试结果表明,多层膜的表面粗糙度从0.13 Pa的0.13 nm增长到0.52 Pa的0.29 nm。并且当工作气压从0.13 Pa上升到0.52 Pa时,多层膜的应力从-682 MPa降低到-384 MPa。随着气压上升,20对Si/C多层膜的EUV反射率从26.3%降到18.9%。不同样品反射峰的带宽保持接近,半高宽(FWHM)在0.87 nm左右。在0.13 Pa的工作气压下制备的50对Si/C多层膜样品,实现了 33.2%的最高反射率,带宽为0.64nm。在针对95 eV(13nm)能点的多层膜研制中,考虑到光谱仪的设计要求,多层膜需要工作在掠入射角60°。常规的Mo/Si多层膜尽管反射率最高,但其带宽较大,不能满足多层膜准单色的要求。本文提出将Mo和C共同作为多层膜的吸收层材料与Si组成Si/Mo/C多层膜,可使反射率降低较小而带宽明显减小。采用磁控溅射方法制备了Si/Mo/C多层膜,其掠入射X射线反射测量表面多层膜的结构清晰完整,同步辐射工作条件下反射率测量得到Si/Mo/C多层膜在13 nm处和掠入射角60°时的反射率为56.2%和带宽为0.49nm(3.7 eV)。明显低于Mo/Si多层膜反射镜在同样条件下的带宽,更适合作为动态黑腔光谱诊断的光学色散元件。
梅雪峰[9](2016)在《量子进化算法在极紫外多层膜研究中的应用》文中提出针对极紫外(EUV)多层膜的设计和表征过程中普遍采用的遗传算法(GA)所具有的大种群、求解速度慢、精度较低的问题,本文将实数编码的量子进化算法(RQEA)应用于周期EUV多层膜的表征和宽光谱非周期EUV多层膜的设计过程中。首先,本文基于实数编码的遗传算法(RGA)和实数编码量子进化算法(RQEA)分别建立了针对等周期Mo/Si多层膜的掠入射X射线反射谱(GIXR)的反演拟合程序。其次,本文根据实数编码遗传算法和实数编码量子进化算法建立了非周期宽光谱EUV多层膜的设计程序,并对相应结果进行了比较理论以及实验上的分析。最后,结果表明:(1)针对四层模型的EUV多层膜,应用量子进化算法建立的GIXR的反演程序较基于RGA研发的程序具有种群小、求解速度快和精度较高的优点,可做到膜厚拟合精度为±0.1nm;(2)对于宽光谱膜层设计而言,基于量子进化算法建立的程序同样具有小种群的优点,同时求解速度以及精度较基于RGA建立的程序更为相接近。论文中所设计的宽光谱非周期多层膜的反射带宽为13-15nm(半高宽约2.3nm),反射率约为25%。总之,相关工作展现出量子进化算法的实际应用价值,为进一步的工作打下了基础。
王珣[10](2015)在《极紫外光学薄膜元件表面抗污染保护层及相关技术研究》文中研究指明随着电子信息产业的快速发展,集成电路技术在计算机系统、自动化控制、精密机械、通信设备以及日常生活等诸多领域中扮演了极其重要的角色。光刻蚀技术正是高集成度电路制造的核心和关键。近几年,日益完善的193nm光刻系统及其物镜油浸技术,已经接近其理论极限。要突破22nm及以下技术节点,极紫外光刻技术已经显示出卓越的应用前景,商业化进程也趋于稳定、成熟。然而极紫外光学元件的表面污染,逐渐成为制约其商业应用的关键因素之一。为了保持光学元件的长使用周期和稳定的反射率,需要深入研究表面污染的机制并提出相应的解决方案。本论文根据有机分子在极紫外光学薄膜元件表面的运动与反应机制,建立表面碳污染的理论模型,针对造成表面碳污染的主要影响因素(分子反应横截面积σ、结合能E、碳原子比重η、二次电子产额Y)进行了定量评估,并提出了适用于不同辐照环境下的光学表面碳污染抑制方法。根据理论模型模拟结果,选择Ti O2作为极紫外投影物镜保护层材料。提出一种利用溅射反应“迟滞回线”高精度确定充氧量的工艺优化方法,制备出满足极紫外光刻反射镜的基本要求的抗污染多层膜样品。并考虑到表面污染的实际效果,提出一种对表面改性及厚度变化不敏感的非周期多层膜结构设计。模拟结果表明,当表面存在不可逆转的严重污染时,该结构较传统周期膜系具有更稳定的极紫外反射效率。适合于曝光环境恶劣、面型曲率较大的极紫外光刻聚光镜的制备。论文最后拓展极紫外反射镜保护层的相关功能。完成一种提高极紫外光谱纯度与抗表面污染能力的复合功能多层膜结构设计。模拟结果与相关实验表明,本方案可在不造成极紫外反射率过分损失的前提下,大幅度减少非工作波段光谱的反射。可降低极紫外光源系统的运行成本。本文研究内容为极紫外薄膜保护层及相关光学元件的制备提供了理论与实验依据,对商业光刻机商业使用中出现的镜面污染状况进行合理预测和评估,并为其大规模市场化推广打下坚实的基础。
二、极紫外与软X射线非周期多层膜优化设计及初步研制(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、极紫外与软X射线非周期多层膜优化设计及初步研制(论文提纲范文)
(1)基于多层膜结构的超短X射线脉冲反射原理的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 X射线物理背景 |
1.2 连续X射线的产生 |
1.3 X射线超短脉冲的产生 |
1.3.1 基于HHG的X射线脉冲光源 |
1.3.2 基于加速器的X射线脉冲光源 |
1.4 X射线超短脉冲的应用与挑战 |
1.4.1 超短脉冲的应用 |
1.4.2 多层膜技术的提出和发展 |
1.5 本章小结与论文总述 |
第2章 X射线多层膜反射超短脉冲概述 |
2.1 X射线与物质的相互作用 |
2.2 X射线在介质表面的反射和折射 |
2.3 单层各向同性介质膜的反射和折射 |
2.4 X射线多层膜反射率的计算模型 |
2.4.1 运动学近似模型 |
2.4.2 Parratt严格迭代模型 |
2.4.3 转移矩阵(TMM)模型 |
2.4.4 耦合波函数模型 |
2.4.5 含时类薛定谔方程模型 |
2.5 多层膜反射X射线超短脉冲的基本研究方法 |
2.5.1 理论分析方法 |
2.5.2 阿秒条纹光谱技术 |
2.6 本章小结 |
第3章 X射线周期性多层膜反射率计算模型构建 |
3.1 周期性多层膜的设计和优化 |
3.2 多层膜结构的模型修正 |
3.2.1 粗糙界面的光学模型 |
3.2.2 多层膜层间非理想光学模型的Névot-Croce修正 |
3.2.3 多层膜层间非理想光学模型的折射率修正 |
3.3 多层膜反射率计算模型的构建框架 |
3.3.1 基于MATLAB的多层膜反射率计算的实现 |
3.3.2 周期性多层膜仿真框架的计算与验证 |
3.4 本章小结 |
第4章 SASE FEL脉冲经由周期性多层膜的反射 |
4.1 中能X射线FEL光学器件的挑战 |
4.2 多层膜反射SASE FEL脉冲的模型 |
4.3 计算模拟与分析总结 |
4.3.1 Cr/B_4C周期性多层膜结构的设计和优化 |
4.3.2 Cr/B_4C周期性多层膜结构反射中能SASE FEL脉冲 |
4.4 本章小结 |
第5章 硬X射线阿秒脉冲经由W/B_4C周期性多层膜的反射 |
5.1 单峰FEL硬X脉冲的发展 |
5.2 W/B_4C多层膜结构的设计与计算 |
5.3 多层膜结构的阿秒脉冲反射 |
5.3.1 傅里叶变换方法 |
5.3.2 带有线性啁啾近似的解析模型 |
5.4 模拟计算与分析讨论 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结和展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
致谢 |
(2)超高线密度多层膜闪耀光栅的同步辐射软X射线研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 同步辐射光源 |
1.1.1 同步辐射光源介绍 |
1.1.2 软X射线同步辐射的特点及应用 |
1.1.3 软X射线光栅单色器 |
1.2 同步辐射中的光栅 |
1.3 光栅衍射效率的测试装置 |
1.4 本文的研究内容和意义 |
第2章 多层膜闪耀光栅的衍射特性 |
2.1 光栅的基本衍射理论 |
2.2 光栅衍射效率的计算方法 |
2.3 微分法计算多层膜闪耀光栅的衍射效率 |
2.4 求解结果 |
2.5 本章小结 |
第3章 光栅衍射效率检测装置设计及搭建 |
3.1 谱学显微光束线站介绍 |
3.2 衍射效率装置的设计 |
3.3 对光束的模拟仿真 |
3.4 误差分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 实验结果与讨论 |
4.1 实验样品介绍 |
4.2 实验测试 |
4.2.1 测试光栅衍射效率曲线 |
4.2.2 测试衍射效率峰的变化趋势 |
4.3 测试结果分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 工作总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(3)极紫外、X射线和中子薄膜光学元件与系统(论文提纲范文)
1 引 言 |
2 短波光学元件 |
2.1 高精度光学基底 |
2.1.1 大尺寸平面抛光 |
2.1.2 高精度确定性加工 |
2.1.3 高精度全频谱检测 |
2.2 短波光学薄膜 |
2.2.1 全反射薄膜 |
2.2.2 多层膜界面调控 |
2.2.3 大尺寸超薄多层膜制备 |
2.2.4 宽带多层膜 |
2.3 微纳多层膜光栅 |
2.4 高能光子超快辐照损伤 |
3 短波光学系统 |
3.1 薄膜反射成像系统 |
3.1.1 极紫外正入射成像系统 |
3.1.2 X射线与中子射线掠入射成像系统 |
3.1.3 复杂嵌套式光学系统 |
3.2 晶体成像系统 |
4 结束语 |
(4)极紫外多层膜技术的研究进展(论文提纲范文)
0 引言 |
1 极紫外多层膜的表征技术 |
1.1 基于单一检测技术的表征方法 |
(1)基于HRTEM的表征方法 |
(2)基于GIXR的表征方法 |
1.2 联合多种检测技术的多层膜表征方法 |
(1)膜层界面粗糙度的高精度表征 |
(2)膜层间扩散层的高精度表征 |
(3)极紫外多层膜的高精度表征 |
2 极紫外多层膜设计 |
(1)自适应模拟退火算法(Adaptive Local Search-based Simulated Annealing, ALSA) |
(2)改进型量子进化算法(Improved Quantum Evolutionary Algorithm, IQEA) |
(3)双目标遗传算法 |
3 极紫外多层膜的制备工艺 |
3.1 沉积技术 |
(1)脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition, PLD)。 |
(2)磁控溅射。 |
(3)电子束蒸发。 |
(4)离子束溅射。 |
(5)热蒸发技术。 |
3.2 界面优化工程 |
(1)钝化材料 |
(2)添加扩散阻挡层 |
4 结论 |
(5)超光滑芯轴表面DLC/Au镀膜工艺及脱模特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 X射线聚焦镜的发展与现状 |
1.2.2 磁控溅射镀膜技术 |
1.2.3 研究现状总结 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 实验方法与设备 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验设备 |
2.2.1 多功能离子注入与磁控溅射设备 |
2.2.2 大面积均匀磁控溅射的实现 |
2.3 实验方法 |
2.4 分析测试方法 |
2.4.1 薄膜表面形貌测试 |
2.4.2 膜-基结合力测试 |
2.4.3 膜层成分与结构测试 |
第3章 反射层Au膜沉积工艺研究 |
3.1 引言 |
3.2 靶-基距对Au膜沉积的影响 |
3.2.1 膜厚均匀性 |
3.2.2 薄膜表面质量 |
3.2.3 薄膜附着力 |
3.3 射频功率对Au膜沉积的影响 |
3.4 基体偏压对Au膜沉积的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 DLC过渡层沉积及刻蚀方法 |
4.1 引言 |
4.2 DLC过渡层沉积工艺研究 |
4.2.1 薄膜截面形貌 |
4.2.2 薄膜结构与耐磨性 |
4.2.3 薄膜表面质量 |
4.3 DLC薄膜刻蚀方法 |
4.3.1 DLC刻蚀工艺研究 |
4.3.2 刻蚀对表面质量的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 聚焦镜的加工及脱模过程 |
5.1 引言 |
5.2 脱模过程应力变化规律 |
5.3 聚焦镜的加工工艺方案 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(6)基于改进型进化算法的EUV多层膜的表征与制备(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 极紫外多层膜应用背景 |
1.2 EUV多层膜设计研究背景 |
1.3 本论文选题依据和主要研究内容 |
第2章 极紫外多层膜反射率计算与膜系设计的理论基础 |
2.1 极紫外多层膜反射率计算 |
2.1.1 基于菲涅尔系数的反射率计算 |
2.1.2 基于特征矩阵的反射率计算 |
2.1.3 极紫外多层膜设计的理论基础 |
2.2 实数编码遗传算法(RGA) |
2.2.1 实数编码遗传算法的研究现状 |
2.2.2 实数编码遗传算法框架 |
2.2.3 实数编码遗传算法特点 |
2.3 实数编码量子进化算法(RQEA) |
2.3.1 量子进化算法中的基本概念 |
2.3.2 量子进化算法流程 |
2.4 双目标遗传算法 |
2.4.1 双目标遗传算法基本概念 |
2.4.2 双目标遗传算法基本流程 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于云模型量子进化算法和双目标遗传算法的EUV多层膜表征 |
3.1 基于云模型量子进化算法的光学薄膜微观结构表征 |
3.1.1 光学薄膜微观结构表征的研究背景 |
3.1.2 EUV多层膜微观结构表征程度基本流程 |
3.1.3 EUV多层膜微观结构表征结果 |
3.2 基于双目标遗传算法的周期性EUV多层膜表征 |
3.2.1 基于双目标遗传算法的周期EUV多层膜表征方法 |
3.2.2 基于双目标遗传算法的周期EUV多层膜表征结果 |
3.3 本章小结 |
第4章 改进型遗传算法在宽角度EUV多层膜设计中的应用 |
4.1 基于改进型量子进化算法(IQEA)的宽角度EUV多层膜设计 |
4.1.1 基于IQEA的 Mo/Si多层膜设计流程 |
4.1.2 基于IQEA的宽角度Mo/Si多层膜的设计结果与基于QEA的设计结果对比分析 |
4.1.3 小结 |
4.2 基于双目标遗传算法的宽角度EUV多层膜设计 |
4.2.1 基于双目标遗传算法EUV多层膜设计的意义 |
4.2.2 基于双目标遗传算法的Mo/Si多层膜的设计流程 |
4.2.3 基于双目标遗传算法的宽角度Mo/Si多层膜设计结果与分析 |
4.2.4 小结 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
硕士期间论文发表情况 |
(7)极紫外与X射线增反膜表面碳沉积去除技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 同步辐射技术概述 |
1.3 极紫外光刻技术概述 |
1.4 碳沉积去除技术研究现状 |
1.4.1 碳沉积形成机理 |
1.4.2 碳沉积抑制技术研究现状 |
1.4.3 碳沉积去除技术研究现状 |
1.5 研究目的和意义 |
1.6 论文研究内容和技术路线 |
第2章 碳沉积去除技术对增反特性影响研究 |
2.1 掠入射光学原理 |
2.2 增反多层膜 |
2.2.1 X射线波段材料属性 |
2.2.2 增反多层膜设计方法 |
2.2.3 影响反射特性的因素 |
2.3 碳沉积去除技术工艺分析 |
2.3.1 紫外-臭氧去除原理 |
2.3.2 氩等离子体去除原理 |
2.3.3 活化氧去除原理 |
2.3.4 氢或氧等离子体去除原理 |
2.3.5 原子氢去除原理 |
2.4 时域有限差分方法 |
2.5 碳去除技术对增反特性影响分析 |
2.5.1 碳沉积分析及结果讨论 |
2.5.2 氧化分析及结果讨论 |
2.5.3 刻蚀分析及结果讨论 |
2.5.4 表面粗糙度分析及结果讨论 |
2.6 小结 |
第3章 射频氢等离子体激化原理研究 |
3.1 射频等离子体理论 |
3.1.1 微观描述 |
3.1.2 氢等离子体的激化 |
3.1.3 宏观描述 |
3.2 射频低气压等离子体工艺 |
3.2.1 容性耦合等离子体 |
3.2.2 感性耦合等离子体 |
3.3 小结 |
第4章 氩氢等离子体去除碳沉积增强机制 |
4.1 物理溅射 |
4.2 化学刻蚀 |
4.3 氩氢等离子体去除沉积碳增强机制 |
4.3.1 氩氢混合与纯气等离子体去除的比较 |
4.3.2 沉积碳去除增强机制分析 |
4.3.2.1 物理溅射分析 |
4.3.2.2 化学刻蚀分析 |
4.4 小结 |
第5章 氩氢等离子体去除碳沉积工艺研究 |
5.1 碳沉积去除实验平台 |
5.1.1 机械系统 |
5.1.2 气体供应系统 |
5.1.3 真空系统 |
5.1.4 实时检测系统 |
5.1.5 循环冷却水系统 |
5.2 氩氢等离子体去除实验原理 |
5.2.1 膜厚变化速率检测原理 |
5.2.2 实验样品的制备方法 |
5.3 氩氢等离子体去除工艺优化 |
5.4 小结 |
第6章 氩氢等离子体去除技术在多层膜上的验证 |
6.1 多层膜实验样片制备工艺 |
6.2 多层膜光学特性表征技术 |
6.2.1 多层膜反射率的测量 |
6.2.2 原子力显微镜 |
6.3 去除技术对光学特性影响表征 |
6.3.1 样品制备 |
6.3.2 反射率测试结果及讨论 |
6.3.3 表面粗糙度测试结果及讨论 |
6.4 小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 论文主要工作总结 |
7.2 创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(8)动态黑腔光谱诊断中的多层膜研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 惯性约束聚变 |
1.2 Z-箍缩原理及早期发展 |
1.3 近期丝阵Z-箍缩发展 |
1.3.1 丝阵Z-箍缩的兴起 |
1.3.2 Z装置的里程碑成果 |
1.4 丝阵Z-箍缩驱动的动态黑腔 |
1.4.1 动态黑腔简介 |
1.4.2 动态黑腔的应用 |
1.4.2.1 ICF辐射源 |
1.4.2.2 状态方程研究 |
1.4.3 动态黑腔重要参数测量 |
1.5 多层膜在极紫外与软X射线光谱诊断中的应用 |
1.5.1 极紫外与软X射线诊断的难点 |
1.5.2 多层膜的优点 |
1.5.3 多层膜在等离子体诊断中的应用 |
1.5.4 多层膜光栅 |
1.6 多层膜光学 |
1.6.1 多层膜工作原理 |
1.6.2 多层膜的几个重要参数 |
1.6.2.1 层厚比 |
1.6.2.2 界面宽度 |
1.6.2.3 谱分辨 |
1.7 多层膜的制备技术 |
1.8 多层膜的表征手段 |
1.8.1 X射线衍射表征多层膜结构 |
1.8.1.1 掠入射X射线反射率测试 |
1.8.1.2 大角XRD衍射 |
1.8.2 多层膜本征应力表征(Intrinsic Stress) |
1.8.3 极紫外与软X射线反射率测量表征多层膜光学性能 |
1.8.3.1 极紫外/软X射线同步辐射光源简介 |
1.8.3.2 反射率测量过程 |
1.8.4 原子力显微镜表征多层膜表面粗糙度 |
1.8.5 透射电子显微镜成像表征多层膜微结构 |
1.8.6 扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱表征多层膜结构 |
1.8.6.1 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy(SEM)) |
1.8.6.2 能量色散X射线光谱(Energy Dispersive Spectroscopy, EDS)分析 |
1.8.6.3 EDS测量中的ZAF修正 |
1.9 论文研究背景及主要研究内容 |
1.9.1 论文研究背景 |
1.9.2 主要研究内容 |
第二章 十五通道多层膜设计、制备与测试 |
2.1 设计十五种多层膜反射镜 |
2.1.1 多层膜设计原则 |
2.1.2 多层膜设计结果 |
2.2 十五种多层膜制备 |
2.3 多层膜反射率标定 |
2.4 多层膜反射镜安装之后的工作角度测量 |
第三章 新型水窗波段软X射线V/Sc多层膜高反射率研究 |
3.1 水窗多层膜的研究背景和意义 |
3.2 V/Sc多层膜的制备与结构表征 |
3.3 V/Sc多层膜的软X射线反射率 |
3.4 分析与讨论 |
3.5 小结 |
第四章 V/Sc多层膜的热与时间稳定性研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验 |
4.3 结果和讨论 |
4.3.1 热稳定性 |
4.3.1.1 掠入射反射率测量 |
4.3.1.2 软X射线反射率测量 |
4.3.1.3 X射线衍射测量 |
4.3.1.4 TEM测试 |
4.3.2 时间稳定性 |
4.4 本章小结 |
第五章 工作气压对Si/C多层膜的影响研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验 |
5.3 结果和讨论 |
5.3.1 GIXR测量 |
5.3.2 原子力显微镜测量 |
5.3.3 应力测量研究 |
5.3.4 极紫外反射率测量研究 |
5.4 小结 |
第六章 13 nm窄带Si/Mo/C多层膜反射镜 |
6.1 引言 |
6.2 实验 |
6.2.1 多层膜设计 |
6.2.2 Si/Mo/C多层膜制备 |
6.3 测试与分析 |
6.3.1 掠入射反射测试 |
6.3.2 极紫外波段同步辐射反射率测试 |
6.4 结论 |
第七章 总结与展望 |
7.1 主要研究内容 |
7.2 主要难点与创新点 |
7.2.1 主要难点 |
7.2.2 主要创新点 |
7.3 未来工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 在读期间发表论文情况 |
(9)量子进化算法在极紫外多层膜研究中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 极紫外光刻(EUVL)研究现状 |
1.2 EUV多层膜的研究现状 |
1.3 论文研究的目的和主要内容 |
第二章 EUV多层膜的理论基础 |
2.1 光学薄膜简介 |
2.2 EUV多层膜膜系中的反射理论 |
第三章 实数编码的遗传算法和实数量子进化算法的理论基础 |
3.1 遗传算法研究背景 |
3.2 实数编码的遗传算法(RGA) |
3.2.1 实数编码遗传算法的前景及其发展概况 |
3.3 实数编码的量子进化算法(RQEA) |
3.4 本章小结 |
第四章 EUV多层膜GIXR的理论模拟及其基于量子进化算法的反演 |
4.1 EUV多层膜表征的研究背景 |
4.2 考虑多种测量误差情况下的GIXR的理论模拟 |
4.3 基于RQEA和RGA对GIXR的的反演求解及其比较分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于量子进化算法的宽光谱EUV多层膜的设计 |
5.1 宽光谱EUV多层膜的研究背景 |
5.2 宽光谱EUV多层膜的设计方法 |
5.3 基于RQEA和RGA的宽光谱EUV多层膜的设计及比较分析 |
5.4 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表文章 |
(10)极紫外光学薄膜元件表面抗污染保护层及相关技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
第1章 绪论 |
1.1 极紫外光刻技术 |
1.2 极紫外光学元件的表面氧化与碳沉积 |
1.3 光学表面氧化和碳污染沉积的解决方案 |
1.4 研究背景及意义 |
1.5 论文的结构安排 |
第2章 极紫外碳沉积模型与反射镜保护层材料选择 |
2.1 表面有机物吸附与碳沉积 |
2.2 光学表面碳沉积模型的建立 |
2.3 碳沉积主要影响因素的分析 |
2.4 多层膜保护层材料选择 |
2.5 极紫外光刻机分系统保护层选择 |
2.6 本章小结 |
第3章 极紫外微缩投影物镜保护层的制备与表征 |
3.1 磁控溅射沉积技术介绍 |
3.2 表征手段 |
3.3 RuO_2和TiO_2保护层的工艺研究 |
3.4 充氧量对RuO_2和TiO_2薄膜的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章TiO_2保护层制备工艺优化方法 |
4.1 工艺优化方案 |
4.2 “迟滞回线”现象分析 |
4.3 TiO_2薄膜的表征与分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 极紫外大曲率反射镜抗污染多层膜结构设计与功能拓展 |
5.1 极紫外多层膜反射率计算基础 |
5.2 表面改性不敏感的非周期膜系设计 |
5.3 提高光谱纯度及抗表面污染能力的复合功能膜系设计 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 论文研究总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
在学期间学术成果情况 |
指导教师及作者简介 |
致谢 |
四、极紫外与软X射线非周期多层膜优化设计及初步研制(论文参考文献)
- [1]基于多层膜结构的超短X射线脉冲反射原理的研究[D]. 王月. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
- [2]超高线密度多层膜闪耀光栅的同步辐射软X射线研究[D]. 骆钧尧. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(02)
- [3]极紫外、X射线和中子薄膜光学元件与系统[J]. 王占山,黄秋实,张众,伊圣振,李文斌,沈正祥,齐润泽,余俊. 光学学报, 2021(01)
- [4]极紫外多层膜技术的研究进展[J]. 李超逸,陶保全,郭祥帅,匡尚奇. 量子光学学报, 2020(04)
- [5]超光滑芯轴表面DLC/Au镀膜工艺及脱模特性研究[D]. 彭婧. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [6]基于改进型进化算法的EUV多层膜的表征与制备[D]. 王一名. 长春理工大学, 2019(01)
- [7]极紫外与X射线增反膜表面碳沉积去除技术研究[D]. 王依. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2018(03)
- [8]动态黑腔光谱诊断中的多层膜研究[D]. 易强. 中国工程物理研究院, 2017(05)
- [9]量子进化算法在极紫外多层膜研究中的应用[D]. 梅雪峰. 长春理工大学, 2016(04)
- [10]极紫外光学薄膜元件表面抗污染保护层及相关技术研究[D]. 王珣. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所), 2015(09)