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English| 發(fā)布日期：2022-03-14 |
將光學(xué)推向**
?新的臺式光源使 10-100 納米級的應(yīng)用變?yōu)楝F(xiàn)實
?極紫外線應(yīng)用包括計量學(xué)、納米級成像和電子光譜學(xué)
?極紫外線系統(tǒng)通常采用反射光學(xué)系統(tǒng)因為折射系統(tǒng)的光吸收率高
?表面粗糙度至關(guān)重要因為較短波長處的散射通常更高
極紫外線 (EUV) 輻射包括在 X 射線和深紫外線 (DUV) 光譜區(qū)域之間約 10nm 至 100nm 的波長帶。隨著極紫外線領(lǐng)域（包括光刻技術(shù)、納米級成像和光譜學(xué)等）中對于許多應(yīng)用的需求日趨緊迫，最近均已著手開發(fā)緊湊型極紫外線光源。這一努力為幾種極紫外線光源帶來了商業(yè)可用性.
幾乎所有材料都能夠完全吸收極紫外線輻射，因此光學(xué)元件幾乎都是反射，而不是透射的。由于波長很短，因此對極紫外線光學(xué)元件表面的質(zhì)量要求比可見光元件的要求更高。雖然由于其苛刻的要求，生產(chǎn)極紫外線光學(xué)元件并非易事，但因極紫外線輻射在高分辨率成像、光譜學(xué)和材料加工等方面的優(yōu)勢，仍然值得為此付出努力.
極紫外線輻射來源
**個在實踐中應(yīng)用的極紫外線輻射源屬于大型設(shè)備，僅供大型研究實驗室和光刻技術(shù)公司使用，但極紫外線技術(shù)的最新進展已經(jīng)為更小巧和更便捷的臺式極紫外線系統(tǒng)開辟了道路。高諧波產(chǎn)生 (HHG) 系統(tǒng)和毛細管放電激光器是兩種更有前景的新型極紫外線臺式光源，能產(chǎn)生低散射度的相干輻射束.
極紫外線光學(xué)的應(yīng)用
新的緊湊型極紫外線光源正衍生出大量新興的極紫外線應(yīng)用，包括高分辨率成像、電子光譜、分子和固態(tài)動力學(xué)研究以及納米加工技術(shù).
極紫外線成像
極紫外線輻射是相干衍射成像 (CDI) 的理想選擇，相干衍射成像這種成像技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)低至 0.5nm 的分辨率。相干衍射成像用于分析微小結(jié)構(gòu)，如納米管和納米晶體。在相干衍射成像中，反射鏡用于將極紫外線光束引導(dǎo)到物體上。表面上方或甚至下方的特征衍射輻射，再由附近的電荷耦合探測器記錄下來。然后在軟件中對記錄下來的衍射圖案進行處理，產(chǎn)生原始物體的 2D 或 3D 圖像。因為反射鏡和衍射被用于代替透射透鏡，所以最終圖像受到衍射限制且?guī)缀鯖]有像差。衍射極限分辨率與波長成正比，因此極紫外線輻射的短波長進一步提高了分辨率。相干衍射成像是一種非接觸式成像技術(shù)，比原子力顯微鏡等類似技術(shù)更快，可在約一分鐘內(nèi)捕獲圖像。極紫外線相干衍射成像形成的高分辨率正在突破目前的成像技術(shù)限制.
圖 1:典型極紫外線相干衍射成像設(shè)置
極紫外線光學(xué)和光電子能譜
極紫外線光譜可以探測到用其他光譜技術(shù)無法探測到的能量水平，對許多研究應(yīng)用具有價值。極紫外線輻射用于光電發(fā)射光譜，其通過測量光電效應(yīng)所產(chǎn)生的電子的能量來確定固體、液體或氣體中的電子能量。極紫外線光譜用于核聚變研究，因為在聚變實驗中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)等離子體雜質(zhì)所釋放的輻射在 1-50nm 之間。極紫外線輻射的短波長還能使極紫外線光譜系統(tǒng)確定結(jié)構(gòu)化對象中特定元素的確切位置。有關(guān)極紫外線光譜學(xué)的研究有可能對使用核聚變的材料科學(xué)和能源產(chǎn)生重大影響.
圖 2:極紫外線輻射處于 X 射線和紫外光譜區(qū)域之間
極紫外線納米加工
小之又小的微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)的加工能力，對于納米技術(shù)的發(fā)展來說至關(guān)重要。極紫外線納米加工仍處于發(fā)展的早期階段，但對于生成和修改納米級結(jié)構(gòu)來說，這是一項有前景的技術(shù)。聚焦光斑尺寸與波長成正比，因此極紫外線納米加工系統(tǒng)比使用更長波長的系統(tǒng)有更高的空間分辨率。大多數(shù)材料中極紫外線輻射的短吸收深度也能導(dǎo)致能量的定位，便于蝕刻極其精細的特征。納米技術(shù)有可能對社會產(chǎn)生重大影響，改進醫(yī)療設(shè)備及其程序、制造業(yè)方式，能量系統(tǒng)和電子產(chǎn)品等.
圖 3:
納米加工是納米電子學(xué)、納米醫(yī)學(xué)和生物材料等許多新興應(yīng)用的關(guān)鍵部分
用于極紫外線應(yīng)用的光學(xué)元件
極紫外線系統(tǒng)應(yīng)處于真空環(huán)境中，因為低于 100nm 的波長不能通過空氣傳播。同樣，極紫外線輻射在幾乎所有材料中都具有極高的吸收率，因此極紫外線應(yīng)用中的光學(xué)元件幾乎總是具有反射性。短波長的散射更高，這使得表面的粗糙度、平整度和表面公差對極紫外線光學(xué)元件很重要。在極紫外線應(yīng)用中常用的反射鏡是多層布拉格反射鏡，兩種不同材質(zhì)的周期性堆疊導(dǎo)致特定波長進行干涉和反射。部分入射光束在堆疊的每個界面處反射。極紫外線多層反射鏡具有非常窄的帶寬，大約 1nm，這種類型的極紫外線光學(xué)元件需要與光源的波長特別匹配.
圖 4:λ/4 多層反射鏡的結(jié)構(gòu)。極紫外反射鏡通常具有約 50 個對開層.
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