sn和sno_2靶激光等离子体特性的研究

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1、分类号学号D201177665学校代码10487密级博士学位论文Sn和SnO2靶激光等离子体特性的研究学位申请人：兰慧学科专业：光电信息工程指导教师：王新兵教授答辩日期：2016.2.3ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringResearchonthecharacteristicsoflaserproducedSnandSnO2plasmaPh.D.Candidate:LanHuiMajor:Optoel

2、ectronicInformationEngineeringSupervisor:Prof.WangXinbingCo-Supervisor:HuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaFebruary,2016独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人

3、承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华华华中中中中科科科科技技技技大大大大学学学学博博博博士士士士学学学学位位位位论论论论文文文文摘要波长13.5

4、nm的极端紫外光刻（EUVL）作为传统光刻技术的延续，被广泛认为是下一代最有前景的光刻技术（NGL）之一。激光等离子体光源（LPP）具有较高的转换效率，低碎屑，光源尺寸小等优点，因此被认为是实现极紫外光刻光源最有潜力的光源方案。随着极紫外光刻的不断推进，用于计量的极紫外光源的研究也具有重要的价值。选取合适的靶材与驱动激光是提高激光等离子体极紫外光源的转换效率以及降低碎屑的关键。本论文比较研究了不同波长激光作用下Sn和SnO2靶的等离子体碎屑以及极紫外辐射特性；磁场及预脉冲激光作用下Sn靶等离子体及其极紫外辐射特性。首先，系统研究了脉冲CO2激光和Nd：YAG激光分别作用

5、Sn靶和陶瓷SnO2靶材产生的等离子体动力学特性及极紫外辐射特性。主要包括：基于直接成像法和离子飞行时间谱的方法，对等离子体羽辉膨胀及离子碎屑进行了研究，利用ICCD相机采集了CO2激光和Nd:YAG激光Sn和SnO2等离子体羽辉的膨胀过程，并获得了Sn和SnO2等离子体羽辉膨胀的边界及膨胀速度的时间分辨特性。比较了CO2激光和Nd:YAG激光作用Sn和SnO2靶材产生的离子角向分布特性、离子动能的差异。结果发现，SnO2陶瓷靶等离子体的离子碎屑动能较高。并对Nd:YAG激光Sn和SnO2等离子体离子飞行时间谱进行了ShiftedMaxwell–Boltzmann分布拟

6、合，得出了Sn和SnO2等离子体离子温度、等离子体平均运动速度等参数，发现与实验数据结果吻合的较好。采用发射光谱法对激光Sn和SnO2等离子体进行了诊断，发现同种激光作用下，SnO2等离子体的电子温度和电子密度较大。同种靶材下，Nd：YAG激光等离子体的电子温度和电子密度较大。其次，在等离子体极紫外辐射特性部分，采用掠入射平焦场光栅光谱仪，测量了不同激光分别诱导Sn和SnO2靶产生的极紫外辐射谱，并通过极紫外辐射谱，计算了CO2激光和Nd:YAG激光作用下Sn和SnO2靶的极紫外转换效率，发现SnO2等离子体极紫外辐射的效率较低。并利用Beer-Lambert定律，对极

7、紫外硅光电二极管测量Sn和SnO2靶产生的极紫外辐射的时间、空间分布特性进行了比较。结果发现长脉冲I华华华中中中中科科科科技技技技大大大大学学学学博博博博士士士士学学学学位位位位论论论论文文文文的CO2激光极紫外辐射的持续时间较长，且空间分布较均匀。最后，研究了磁场作用以及预脉冲激光Sn等离子体动力学特性以及极紫外辐射特性。引入0.6T横向磁场，使用Nd：YAG激光诱导Sn靶产生等离子体，比较了有无磁场两种情况下，Sn等离子体的离子碎屑、时间分辨光谱特性以及极紫外辐射特性，详细分析了磁场对离子碎屑的减缓作用以及对极紫外辐射的影响。结果发现