SiH4激光等离子体内自由基反应动力学研究

本工作采用时间分辨的OES(Optics Emission Spectroscopy)技术,研究横向激励大气压(TEA)CO₂激光诱发的SiH₄等离子体内碎片反应动力学过程。实验结果表明,等离子体内某些碎片的发光特征谱线主峰位置明显不同。据此,讨论了各碎片的产生及反应过程。比较各碎片发光的持续时间及综合其它OES结果,我们认为SIH₄激光等离子体的最终反应通道为产生Si的通道。 关键词：     

SiH4激光等离子体内H谱线的线型研究

本工作利用光学多道分析仪(OMA Ⅲ)测量了脉冲TEA CO₂激光诱发的SiH₄等离子体内H Balmer系的H_α,H_σ和H_γ线的线型。结果表明,三条谱线的FWHM(半值全宽度)随跃迁上能级的主量子数的增加而增加,即△λ_1/2(H_α)<△λ_1/2(H_β)<△λ_1/2(H_γ)。通过对等离子体内各类加宽机制的讨论,得出等离子体内谱线的主要加宽机制为Stark加宽。由H_α线的实验线型与Stark加宽理论线型的拟合,得到等离子体的两个重要参量,平均电子密度N≈10¹⁷cm^-3,电子温度T≈40 000K。由H_β线的时间分辨测量得到等离子体的电子密度随时间的演变曲线。 关键词：     

脉冲CO2激光烧蚀锡靶等离子体的数值研究

使用一维辐射流体力学程序MULTI模拟了脉冲CO2激光烧蚀平面锡靶的过程,研究了脉冲宽度、峰值功率密度、靶材初始密度对锡等离子体电子密度、电子温度的时空分布的影响,并结合统计分析得到最有利于产生13.5 nm 极紫外光的激光脉冲宽度。模拟结果表明,脉冲宽度为100~200 ns的长脉冲激光产生的等离子体有利于实现极紫外输出的最佳条件,通过分析等离子体的电子密度、电子温度的分布对这一结论进行了解释。临界电子密度区域有效吸收了脉冲能量,而低密度的羽辉对激光与极紫外辐射的吸收很少。采用长脉冲激光,使得辐射极紫外等离子体持续时间更长,是提高极紫外辐射效率的有效手段。同时模拟还发现,靶材初始密度对等离子体参数的影响不大。     

双脉冲激光锡等离子体光源的碎屑动力学研究

极紫外光刻是下一代大容量集成电路制造中最有发展前景的技术之一, 而碎屑的减缓及阻挡一直是极紫外光刻光源研究中亟需解决的关键问题。研究了双纳秒激光脉冲辐照锡靶产生的等离子体碎屑的动力学演化。结果表明, 等离子体碎屑强烈依赖于预脉冲的能量及其与主脉冲的时间延迟, 当预脉冲能量为30 mJ, 双脉冲时间间隔150 ns情况下, 大部分锡离子的能量从2.47 keV降低到0.40 keV, 降低了6.1倍, 碎屑得到了有效抑制。通过对碎屑动能角分布的测量, 发现此方法可以有效减缓全角度范围的激光锡等离子体碎屑, 并且越接近靶材法线方向, 碎屑的动能减少得越多。     

双脉冲激光锡等离子体光源的碎屑动力学研究

极紫外光刻是下一代大容量集成电路制造中最有发展前景的技术之一,而碎屑的减缓及阻挡一直是极紫外光刻光源研究中亟需解决的关键问题。研究了双纳秒激光脉冲辐照锡靶产生的等离子体碎屑的动力学演化。结果表明,等离子体碎屑强烈依赖于预脉冲的能量及其与主脉冲的时间延迟,当预脉冲能量为30 mJ, 双脉冲时间间隔150 ns情况下,大部分锡离子的能量从2.47 keV降低到0.40 keV,降低了6.1倍,碎屑得到了有效抑制。通过对碎屑动能角分布的测量,发现此方法可以有效减缓全角度范围的激光锡等离子体碎屑,并且越接近靶材法线方向,碎屑的动能减少得越多。     

一维H+2与超短强激光脉冲相互作用的经典理论

采用全经典理论研究了一维氢分子离子H⁺₂与超短强激光脉冲相互作用的动力学过程.利用经典统计方法，对激发、离解、电离和离解电离概率的时间演化进行了数值计算.并对计算结果进行了分析. 关键词：     

SiH4/H2等离子体气相生长硅薄膜的动力学模型

在化学气相沉积微晶硅薄膜过程中,为了降低成本,必须提高生长速率,但薄膜的微观结构和光电性能则随之降低,原因是成膜先驱物在薄膜表面上的扩散长度降低了. 本文利用量子化学的反应动力学理论建立有关成膜先驱物SiH₃和H的反应平衡方程,求解薄膜生长速率和成膜先驱物的扩散长度,并找出影响生长速率与扩散长度的微观参数,发现生长速率不仅与流向衬底的SiH₃的通量密度有关,而且与H的通量密度有关;SiH₃的扩散长度与衬底温度和薄膜表面的硅氢键的形态有关,当     

纳秒激光诱导空气等离子体的红外辐射特性研究

纳秒激光诱导空气等离子体存在从紫外、可见、近红外乃至射频微波的宽谱段辐射,但目前的研究大多关注紫外到可见波段的光谱辐射。激光等离子体作为一种新型的红外辐射源具有很多优势,相比于红外干扰弹以及红外干扰手段而言,空气等离子体红外辐射源可以灵活布置,成本低廉,因此研究空气等离子体的红外辐射特性就很有必要。针对目前脉冲激光诱导空气等离子体的红外干扰研究需要,对激光波长为532 nm的纳秒脉冲激光诱导空气等离子体的红外辐射特性进行实验研究,探讨激光能量对空气等离子体红外辐射强度的影响规律,以及空气等离子体红外辐射的角度分布特性,分析了等离子体红外辐射的可能产生机制。实验结果表明,激光诱导空气等离子体在950～1 700 nm范围内的红外光谱为线状谱和连续谱的叠加。其中线状谱主要是氮和氧的中性原子谱线,并且氮原子红外辐射占主导。随着激光能量的增加,由于空气击穿产生的氧和氮原子数量增加,导致空气等离子体红外辐射的谱线强度逐渐增大。随着红外探测角度的变化,在探测角度为75°时,OⅠ 1 128.63 nm和NⅠ1 246.96和1 362.42 nm谱线强度达到最大,在探测角度为120°时,NⅠ 1 011.46和1 053.96 nm谱线强度达到最大,这是因为空气等离子体红外辐射强度随探测角度变化呈现空间非对称性,表明空气等离子体内不同粒子的空间分布呈现非对称性。     

CH4/H2和CH4/He体系等离子体发射光谱分析

 在CH₄/H₂和CH₄/He和CH₄/He两种系统中,利用光学发射谱技术对螺旋波放电产生低压甲烷等离子体内活性粒子的光学发射特征进行了原位诊断。在实验中,两种体系下同时都测得的主要荷电粒子为CH,Ha,Hb,Hg以及H2等。研究了各实验参数对这些活性粒子CH, Ha,Hb以及Hg的发射光谱强度的影响。结果表明：在CH₄/H₂体系下,随着射频功率的增大,Ha,Hb,Hg以及CH基团的相对强度都随着增加,而当放电气压变化时它们都呈现先增大而后减小的趋势。在CH₄/He体系下,随射频功率的增加,Ha,Hb,Hg以及CH相对强度变化的总体趋势也都是先增加而后减小,当工作气压增加时,Ha,Hb以及Hg的相对强度变化也是呈现先增大而后减小,但CH基团的相对强度却是逐渐减小的;这些结果为等离子体沉积各种薄膜过程的理解及制备工艺参数的调整提供了参考。     

HD+离子在两个超短脉冲激光场作用下的解离几率分布

本文报告HD⁺离子在波长λ=306.7nm的三倍频超短脉冲弱光场E₃和不同延时的二倍频超短脉冲强光场E₂作用下解离几率分布的定量计算结果。E₃和E₂的脉冲宽度均为10fs.E₃先行,E₂延时取0、4、8、12、16、20、24、28fs.计算结果用三维图表出。图中看到,沿相对动量坐标有三个峰,分别位于动量2.1×10^-18、4.4×10^-18、5.8×10^-18g·cm/s处,依次称为1号峰、2号峰、3号峰,位置各是λ=306.7nm的单光子能量、双光子能量、三光子能量消耗于解离能之后离子碎片具有相对动量。据分析,1号峰来源于E₂场引起的受激发射作用。     

红外激光场诱发下的多原子分子离解反应模型

本文在以前工作的基础上,继续讨论了多原子分子在红外激光场作用下产生多光子离解的机制,得到了分子各个振动模之间的非线性耦合方程组,以SF₆分子为例,数值计算了模-模间的能量转移时间、费密共振作用、各个模被激光场激发的程度,最后联系到单分子反应的模型,讨论了多原子分子的离解速率,基本上得到了与实验现象一致的结果。 关键词：     

强脉冲CO2激光对红外材料的破坏现象

实验表明强激光对红外材料的破坏分为两种类型:烧蚀和冲击破坏。在空气中,光功率密度低于大气的光学击穿阈值时,以烧蚀为主。超过击穿阈值时,冲击破坏是主要的。在我们的实验条件下,用强激光辐照红外脆性材料的靶,靶极易产生微裂纹或粉碎性破坏,其破坏效果与激光的脉冲能量、功率密度、脉冲宽度,以及着靶面积有关。为了直观,文中给出了不少辐照损伤的照片。 关键词：     

激光诱发SiH4＋CH4等离子体的发射光谱

本工作采用光学发射谱方法测量了ＴＥＡ ＣＯ２脉冲激光辐射ＳｉＨ４＋ＣＨ４系统产生的等离子体反应过程中的发射谱特性，探测到了Ｓｉ，Ｓｉ＾＋，Ｓｉ＾２＋，Ｃ，Ｃ＾＋，Ｃ＾２＋，ＣＨ，ＳｉＨ，ＳｉＨ＾＋，Ｓｉ２和Ｈ的特征辐射，研究了含Ｃ，Ｓｉ碎片粒子光谱随实验条件的变化规律，并讨论了反应条件对ＯＥＳ的影响。     

激光诱导荧光法研究CH2Cl2分子的振动能量转移

本文中用激光诱导荧光法首次研究了有机分子CH₂Cl₂分子的振动能量转移。实验测得了CH₂Cl₂分子的ν₃和ν₃/ν₉振动模的激活和消激活速率常数,以及稀有气体分子对CH₂Cl₂分子的ν₃/ν₉振动模消激活的影响。用SSH理论计算了CH₂Cl₂-稀有气体碰撞,CH₂Cl₂分子ν₃/ν₉的V-T能量转移相对几率,分析讨论了CH₂Cl₂分子的振动能量转移的通道。 关键词：     

强红外激光引起BCl3可见荧光的动力学研究

用TEA CO₂激光辐照纯BCl₃气体,观察到可见荧光具有多种过程。系统地测量了可见荧光的空间、时间、光谱结构,以及它们随激光能量、BCl₃气压等参数的依赖关系。用简化碰撞动力学模型讨论了BCl₃可见荧光过程,得到有效振动温度、可见荧光强度的分析表达式和ρτ_延≌C/K(T_ν)的简单关系。理论与实验结果一致。 关键词：     

COLORATION EFFECT OF PULSED LASER ON WO3

When laser pulses irradiate the surface of the sample WO₃, an interesting coloration effect is obtained. Only by one pulse of XeCl laser irradiation (wavelength: 308 nm, pulse duration: 36 ns, output power: 100 mJ/pulse), a significant color change appears. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) shows that a partial reduction process of WO₃ occurs and conduction band electrons appears. X-ray diffraction pattern indicates that the lattice parameters of the colored samples are increased. A molten layer can be seen in scanning electron microscopy (SEM) image. It may be concluded that the coloration effect of pulsed laser undergoes a process different from that of electro- or photo- chromism, and may be attributed to thermochromism and substoichiometric WO₃ is formed. The coloration process is characterized by its high speed and stability.     

以巨脉冲红宝石激光为光源的Mach-Zehnder干涉仪应用于θ收缩等离子体的研究

本文应用巨脉冲红宝石激光为光源的Mach-Zehnder干涉仪,研究了23kJ(千焦耳)“θ收缩”(θ-pinch)等离子体的电子密度、形状和不稳定性。从轴向干涉图的照片获得45至120mTorr(毫乇)氘气压范围的二维电子密度分布和电子密度的峰值在6×10¹⁶—2.3×10¹⁷cm^-3范围。等离子体最大收缩出现在主压缩磁场的第一个半周期的1/3附近,在等离子体的最大收缩附近的特征约束时间(粒子数衰减1/e的时间)为1.8—4.3μs,具有负偏磁场的干涉图显示在等离子体中捕获了偏磁场。从这些干涉图的照片上还看到等离子体在主压缩磁场和等离子体捕获场之间作径向磁流体振荡。干涉图照片还表明,在45至80mTorr氘气压范围内,等离子体在主压缩磁场的第一个半周期内基本上都是稳定的。     

强红外激光引起BCl3分子可见荧光的脉冲光-声-光效应

用时间、空间分辨的方法研究了OAO荧光对时间、空间的依赖关系。观察到反应池几何形状对OAO荧光的显著影响。记录了CO₂脉冲激光激发BCl₃分子时形成的脉冲声波,及其与OAO荧光的对应关系。证实了OAO荧光是脉冲声波对BCl₃激发态分子的再激发。用简单的模型计算了OAO荧光的形成、轴向移动速度,结果与实验基本一致。 关键词：     

脉冲激光烧蚀块状靶材的双动态界面研究

给出脉冲激光作用块状靶材的烧蚀模型.根据能量平衡原理,导出烧蚀面的位置随时间的变化关系.利用绝热近似、温度连续性条件和能量平衡原理来获得烧蚀面与固液相界面边界条件.结合热传导方程,利用精确解与积分近似法相结合的方案,给出固液两相的温度分布与时间和位置的变化关系,以及固液相界面的位置随时间的变化规律,并与已有的理论和实验结果进行比较.最后以铝靶为例计算模拟了激光烧蚀的全过程计算. 关键词： 脉冲激光 等离子体 固液相界面 烧蚀面