极紫外反射镜氧化物保护层的制备与表征EI北大核心CSCD

极紫外(EUV)反射镜在使用过程中的氧化及表面碳污染沉积,严重影响了极紫外光刻(EUVL)技术的工业应用。为了延长EUV反射镜的稳定性与使用寿命,一般采取在Mo/Si多层膜表面添加保护层。采用直流反应磁控溅射技术,建立氧气流量与溅射电压之间的"迟滞回线"关系,进而准确掌握不同氧化物保护层所需氧气量,以此减少过多的活性氧对下层Mo/Si多层膜的影响,提高镜面的反射率。选用Ru O2与Ti O2两种保护层材料进行比较,根据充氧量的不同,分析不同反应阶段的薄膜特性。针对催化性和物理稳定性更好的Ti O2薄膜,在晶相、表面粗糙度、截面均匀性和化学组分等方面给予评价。研制出膜质致密均匀的非晶态Ti O2薄膜,其表面粗糙度优于100 pm;Ti O2纯度(质量分数)达97.2%;保护层厚度为2 nm的Mo/Si多层膜的反射率损失小于5%,满足EUV外多层膜的基本要求。     

19.5nm极紫外反射镜的研制

介绍了一种用于太阳观测19.5nm极紫外多层膜的研究工作。利用软件对规整的Mo/Si膜系结构进行了优化,拓宽了反射带宽,提高了积分反射率。采用双离子束溅射技术,时间控厚,成功制备了该反射镜。通过同步辐射反射率计测试表明,峰值反射率27.5%,均匀性在1%以内,已初步达到预设要求。     

铜基氧化物气凝胶的制备与表征

以CuCl2·2H2O为前躯体,环氧丙烷为凝胶促进剂,制得了铜基氧化物气凝胶。通过场发射扫描电镜、高分辨透射电镜、X射线衍射、红外谱图及N2吸附等方法,对气凝胶的结构进行了表征。结果表明：室温下合成的铜基氧化物气凝胶呈现3维网络状结构,其骨架由大量微小晶粒组成,颗粒粒径为几nm;随处理温度的升高,体系中的有机相逐渐被灼烧完全,气凝胶也由3维网络状结构转变为致密结构;气凝胶随温度升高不断变化,并最终生成氧化铜气凝胶。N2吸附结果表明气凝胶具有较高的比表面积,为386 m2/g。     

钇复合氧化物颜料的制备与表征

通过尿素分解法,把三价铬离子掺入到钇铝石榴石Y₃Al₅O₁₂中,采用共沉淀法制备出绿色颜料。扫描电镜测试表明产物颗粒直径在200 nm左右,用XRD测试复合氧化物的结晶相行为,确定主相是钇铝石榴石相,用紫外可见漫反射光谱测试掺杂离子的配位状态和电子跃迁行为,用色度学测试氧化物颜色特征。将复合氧化物颜料颗粒与高分子聚丙烯共混,熔体纺丝,并通过北京同步辐射X射线CT对制得的纤维加以测试,结果表明复合氧化物颜料在高分子基质中得到良好的分散。这种颜料性能稳定,对环境友好,为实现无水印染技术奠定基础,减少纺织印染工业中所排放的污水。     

月基极紫外相机反射镜组件的设计

为了使月基极紫外相机反射镜组件在月球环境下具有良好的力学和热学稳定性,从而保证相机的成像质量,本文针对月基极紫外相机所处的严酷的力学和温度条件,设计了一种满足月球环境的反射镜组件结构.通过对反射镜组件有限元模型的重力分析、热载荷分析、动态刚度分析以及结构强度分析,结果表明反射镜组件的一阶谐振频率达到354 Hz,在1 g重力作用和△T=50℃均匀温变作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到3.62 nm和2.46 nm,满足反射镜面形要求.最后,通过静力学面形检测、力学试验、温度适应性试验及成像分辨率测试,结果显示反射镜镜面面形精度RMS值优于14 nm,反射镜组件的设计满足总体指标,验证了该方案的合理性.     

月基极紫外相机反射镜组件的设计

为了使月基极紫外相机反射镜组件在月球环境下具有良好的力学和热学稳定性,从而保证相机的成像质量,本文针对月基极紫外相机所处的严酷的力学和温度条件,设计了一种满足月球环境的反射镜组件结构.通过对反射镜组件有限元模型的重力分析、热载荷分析、动态刚度分析以及结构强度分析,结果表明反射镜组件的一阶谐振频率达到354 Hz,在1 g重力作用和ΔT=50℃均匀温变作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到3.62 nm和2.46 nm,满足反射镜面形要求.最后,通过静力学面形检测、力学试验、温度适应性试验及成像分辨率测试,结果显示反射镜镜面面形精度RMS值优于14 nm,反射镜组件的设计满足总体指标,验证了该方案的合理性.     

月基极紫外相机多层膜反射镜

月基极紫外相机用于月球表面对地球等离子体层辐射出的30.4 nm谱线进行成像观测,多层膜反射镜是月基极紫外相机的重要光学元件。根据月基极紫外相机技术参数,选择了B₄C/Mg,B₄C/Mg₂Si,B₄C/Al,B₄C/Si,Mo/Si等材料,对其周期厚度、材料比例、周期数等参数进行优化。计算了以上材料组合在30.4 nm的反射率曲线。考虑到月球环境的特殊性和材料的物理化学性质,从中选择出Mo/Si和B₄C/Si两种组合,利用磁控溅射进行镀制。Mo/Si和B₄C/Si多层膜在30.4 nm反射率分别达到15.3%和22.8%。     

复合氧化物纳米粉体颜料的制备和表征

印染行业重点技术发展的目标之一就是研制开发高效、环保、安全的新型染化料,为了解决纺织印染中的废水污染问题,发展无水印染新技术,是一个引起人们广泛关注的新研究方向。我们受红宝石,蓝宝石结构特征的启发,尝试采用均相沉淀法合成以α-氧化铝为基质,通过少量掺杂呈色离子的复合氧化物颜料。实验中,将结晶氯化铝和一定比例的发色离子氯化物混合,用适量的蒸馏水溶解,再溶入尿素和聚乙烯吡咯烷酮,超声振荡均匀,将上述液体加热回流,煅烧反应后的产物,得到纳米无机颜料。通过XRD测定样品的晶型和纯度,确定新型颜料的主体成分是α-氧化铝,用紫外可见光谱仪测试样品的漫反射光谱,发现掺杂离子周围的配位环境变化导致吸收峰谱带发生变化。在此基础上用分光密度仪表征样品的色度,应用SEM进行微观形貌分析,样品粒径范围在200～300nm。将制成的复合氧化物颜料用饱和盐酸浸泡,对浸出液进行ICP测试,发现掺杂离子溶出量非常少,说明新型颜料具有良好的化学稳定性。上述结果说明,这类新型无机纳米粉体颜料各种耐性良好、无毒害,可以满足熔体纺丝要求,有望在无水印染方面得到应用。     

钙钛矿型纳米复合氧化物SrCoO_3的制备与表征

采用硬脂酸燃烧合成法制备了钙钛矿型纳米复合氧化物钴酸锶(SrCoO3),通过X射线衍射测试(XRD),红外光谱测试(IR)手段对所制备的系列纳米催化剂进行了表征。结果表明:所制目标产物钴酸锶为钙钛矿型,颗粒分布均匀,粒径在27纳米级。     

纳米复合氧化物LaMnO3的制备及表征

采用溶胶-凝胶法、共沉淀法、非晶态配位法三种不同的方法制备了纳米级的钙钛矿型复合氧化物LaMnO3,并通过XRD、FT-IR、ICP实验技术对所制备的系列纳米催化剂进行了表征。结果表明:3种不同的方法所制备的复合氧化物均形成了ABO3型钙钛矿型结构,都属于纳米颗粒,初步考察了制备条件对复合氧化微粒的形成结构的影响,非晶态配位法制备的LaMnO3平均粒度最小,溶胶-凝胶法制备的样品浓度最高。     

极紫外多层膜制备工艺研究

介绍了用平面磁控溅射方法制备极紫外多层膜的研究工作。围绕极紫外多层膜技术 ,重点探讨了多层膜膜厚定标和工艺过程对多层膜结构和内部成分的影响。为深入研究多层膜制备工艺指明了方向。     

空间多用途双面反射镜的设计与制备

空间多用途双面反射镜是某型星载高光谱成像仪的关键光学元件,其设计与制备是高光谱成像仪工程研制阶段必须解决的重要问题。介绍了一面为光学反射面、一面为漫反射面的双面反射镜构成方案;综合考虑了两种反射面特性要求选用了6061铝合金作为镜体材料;从径厚比、轻量化结构形式、安装界面等方面开展了反射镜的结构设计和有限元分析;在此基础上探索了合理的制备工艺并完成了研制工作;介绍了双面反射镜性能测试装置并给出了测试结果。测试结果表明,6061铝合金双面反射镜光学面面形均方根值达到0.023λ(λ=632.8 nm);正入射条件下漫反射面的归一化漫反射特性与标准漫反射板相当,能够满足工程研制需要。     

复制轻质金属反射镜的应用与制备

采用复制轻质金属反射镜技术，可以制作出薄而轻、表面粗糙度好、光学性能好的各种轻质金属反射镜。复制该反射镜的工艺流程长，涉及的技术面宽，影响该镜光学质量的因素多，为确保该镜的质量稳定可靠，必须解决好母板的制作、基体材料的选取与处理、基体的加工与处理、贴合胶的选取与处理、稳定工艺、严格的质量考核的技术问题。     

基于钛酸盐的黄色复合氧化物颜料的制备和光谱表征

我们利用乙酰丙酮制备钛、镍配合物前驱体,通过热处理,成功制备出黄色颜料。我们通过红外光谱,FT-Raman、XPS和XRD等多种表征手段对产物进行了表征研究。     

钛氧化物结构及其拉曼光谱表征

采用密度泛函理论(DFT),对几种钛的氧化物晶体结构进行了几何构型优化,得到了与X-ray晶体衍射实验结果相一致的结构参数。在优化几何构型基础上进行了分子振动模的分析和计算,钛氧化物均采用数字化基组和局域密度近似,并选择vwn对局域交换相关能量参数化,使用自旋非限制函数。同时,测定了钛的氧化物(TiO, Ti₂O₃,Ti₃O₅,锐钛矿型TiO₂和金红石型TiO₂)几种晶体的拉曼光谱,并分别解释了相关的拉曼活性振动模。结果表明：计算的频率与实验结果比较一致,理论计算频率可以指导实验谱图谱峰位置的归属分析。通过钛的一系列氧化物的常温拉曼光谱分析, 得知不同氧化物有不同特征峰,有利于含钛氧化物材料类型的诊断,为沟通结构和性能的相互关系奠定基础。     

磁控溅射制备极紫外高反射率多层膜应力研究

为制备硼边附近6.7 nm波长的极紫外高反射率多层膜反射镜,研究了Mo_2C/B_4C,Mo/B_4C周期多层膜,重点解决薄膜应力难题。采用直流磁控溅射技术制备了膜层厚度为30 nm的Mo,Mo_2C,B_4C,单层膜,周期厚度为3.5 nm,30对的Mo_2C/B_4C,Mo/B_4C周期多层膜。利用台阶仪测试了镀膜前后基底面形,计算并比较了不同薄膜样品的应力值。结果表明Mo_2C/B_4C多层膜压应力要远小于Mo/B_4C多层膜,且成膜质量与Mo/B_4C相当。因此Mo_2C/B_4C是应用于6.7 nm反射镜较好的多层膜材料组合。     

提高极紫外光谱纯度的多层膜设计及制备

极紫外光刻是实现22nm技术节点的候选技术。极紫外光刻使用的是波长为13.5nm的极紫外光,但在160～240nm波段,极紫外光刻中的激光等离子体光源光谱强度、光刻胶敏感度以及多层膜的反射率均比较高,光刻胶在此波段的曝光会降低光刻系统的光刻质量。从理论和实验两方面验证了在传统Mo/Si多层膜上镀制SiC单层膜可对极紫外光刻中的带外波段进行有效抑制。通过使用X射线衍射仪、椭偏仪以及真空紫外(VUV)分光光度计来确定薄膜厚度、薄膜的光学常数以及多层膜的反射率,设计并制备了[Mo/Si]40SiC多层膜。结果表明,在极紫外波段的反射率减少5%的前提下,带外波段的反射率减少到原来的1/5。     

磁控溅射制备极紫外高反射率多层膜应力研究

为制备硼边附近6.7 nm波长的极紫外高反射率多层膜反射镜,研究了Mo2C/B4C,Mo/B4C周期多层膜,重点解决薄膜应力难题。采用直流磁控溅射技术制备了膜层厚度为30 nm的Mo,Mo2C,B4C单层膜,周期厚度为3.5 nm,30对的Mo2C/B4周期多层膜。利用台阶仪测试了镀膜前后基底面形,计算并比较了不同薄膜样品的应力值。结果表明Mo2C/B4C多层膜压应力要远小于Mo/B4C多层膜,且成膜质量与Mo/B4C相当。因此Mo2C/B4C是应用于6.7 nm反射镜较好的多层膜材料组合。C,Mo/B4C     

单电子晶体管的制备与表征

单电子晶体管是一种非常重要的器件,在量子计算、电荷探测领域具有重要应用.由于其尺寸极小,很容易受到静电的影响导致损坏,并且对于测试条件要求苛刻,制备与观测较为困难.本文用双角度蒸发的方法制备了SET,在稀释制冷机的10 mK极低温度下,对SET的基本性能进行了测试和表征.针对制备、运输、测试以及安装的全流程提出了一整套静电防护方案.     

非晶合金的高通量制备与表征

非晶合金是一种不同于传统合金材料的新型合金,其突出的机械、物理、化学等性能在工程应用领域备受关注.作为一种具有无序原子结构的新型合金,非晶合金中蕴含的丰富的物理现象在基础研究领域也备受瞩目.非晶合金往往由多个组元构成,这给成分优化和性能调制带来了巨大的挑战.材料基因组方法是最近发展起来的新方法,通过高通量制备和结构表征以及性能筛选有望加快新型非晶合金材料的探索,在高通量表征中获得的大量实验数据可以帮助人们理解非晶合金中的科学问题.本文主要介绍高通量制备和表征在非晶合金中的应用,通过列举典型案例,展示通过高通量方法探索新型非晶合金材料的作用.