第4届综合与设计实验竞赛论文模板

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1、非晶熔石英表面等离子体刻蚀过程中的表面晶化研究作者1,作者2,作者3……（居中，宋体小四号，单倍行距，段前段后0行）指导教师:L,指导教师2……（居中，宋体小四号，单倍行距，段前段后0行）单位，所在地邮编；（居中，宋体小四号，单倍行距，段前段后0行）*E-mail:（指导老师或第一作者邮箱，必须确保通过邮件，会务组能联系到作者）摘要：本工作采用电子回旋共振（ECR）低压等离子体刻蚀技术，刻蚀非晶熔石英表面。Ar/CFq为反应气体刻蚀后再经0等离子体钝化，非晶熔石英表面出现晶化现象。晶化层约几百纳米厚。Ar/CF4在ECR的电磁场作用下产生F离子与C离子，F离子使熔石英表面的Si・O

2、共价键断裂，并释放出0离子。C离子与0离子迅速键合生成C02,而被断镀的Si原子与四个F原子键合生成气态SiF4o熔石英原始表面被去除的同时，在新的表面留下大量不饱和Si原子。不饱和Si原子在高温条件下被0等离子钝化，形成结晶态炉方石英。（仿宋10号字，单倍行距，段前段后0.5行）关键字：非晶态熔石英;结晶态a•方石英；低压等离子刻蚀（仿宋10号字，单倍行距，段前段后0.5行）1.引言随着大型高功率激光系统的建立与发展，对大面积、高品质、高负载能力熔石英光学元件的需求大人增加。以美国国家点火装置（NIF）［1］为例，NIF需要大面积、高品质熔石英光学元件多达1922片（0434x4

3、6mm以上）。我国惯性约束聚变（ICF）事业的星光、神光、原型以及正在建造的神光III等大型光学系统同样需要大量高寿命的熔石英光学元件［2-5］.熔石英光学元件在前期加工时（切割、研磨、抛光等），表面不可避免出现再沉枳层（redepositionlayer,RL）与亚表而损伤层（sub-surfacedamagelayer,SSDL）［6・14］。再沉积层含有大量杂质元素（如Al、Ce等）［11］；而亚表面损伤层则存在裂缝、空洞等［12・13］；此外，前期加工的力学作用，将导致元件表if【j存在较大的残余应力［14］。这些因素将导致现有熔石英光学元件难以满足高功率激光系统对光学元件

4、高负载能力以及长寿命的耍求。因此，光学元件在短波激光下的负载能力已成为制约高功率激光科学发展最大的瓶颈之一，提高熔石英光学元件品质已成为高功率激光科学领域的研究重点之一。熔石英前期加工后，再进表面精细修饰（无损去除RL与SSDL）是提髙其品质与使用寿命的有效方法。电子回旋共振（ECR）［15］低压等离子体刻蚀（lowpressureplasmaetching,LPPE）是高效、无损去除RL与SSDL的优秀手段。并且ECR方法还广泛应用于薄膜生长、表面修饰，离子源等领域［16-17］o通常，Ar/CF4作为反应气体，在2.45GHz频率微波与0.0875T磁场的作用下，产生F离子与C

5、离子等活性离子［15・17］。这些活性离子能够与Si（）2迅速反应，生成Sit与CO?气体并排走，达到无损去除RL与SSDL的目的［14-17］o然而，我们的工作惊奇的发现非品熔石英经过LPPE处理后，表面出现了结晶层。本文详细研究了C/F离子对熔石英材料的刻蚀机理以及非晶材料表面结晶的现象。（正文中文使用宋体10号字体，英文使用TimesNewRoman10号字体.）2.实验方案（设计思想）本工作采用康宁公司熔石英窗口作为处理样品（CORNING^；40x40x4mm）,釆用自制ECR（微波功率为2.45GHz,磁场强度为0.0875T）1.引言随着大型高功率激光系统的建立与发展

6、，对大面积、高品质、高负载能力熔石英光学元件的需求大人增加。以美国国家点火装置（NIF）［1］为例，NIF需要大面积、高品质熔石英光学元件多达1922片（0434x46mm以上）。我国惯性约束聚变（ICF）事业的星光、神光、原型以及正在建造的神光III等大型光学系统同样需要大量高寿命的熔石英光学元件［2-5］.熔石英光学元件在前期加工时（切割、研磨、抛光等），表面不可避免出现再沉枳层（redepositionlayer,RL）与亚表而损伤层（sub-surfacedamagelayer,SSDL）［6・14］。再沉积层含有大量杂质元素（如Al、Ce等）［11］；而亚表面损伤层则存在

7、裂缝、空洞等［12・13］；此外，前期加工的力学作用，将导致元件表if【j存在较大的残余应力［14］。这些因素将导致现有熔石英光学元件难以满足高功率激光系统对光学元件高负载能力以及长寿命的耍求。因此，光学元件在短波激光下的负载能力已成为制约高功率激光科学发展最大的瓶颈之一，提高熔石英光学元件品质已成为高功率激光科学领域的研究重点之一。熔石英前期加工后，再进表面精细修饰（无损去除RL与SSDL）是提髙其品质与使用寿命的有效方法。电子回旋共振（ECR）［15］低压等离子体