193nm激光引发PET表面的化学接枝

将聚对苯二甲酸乙二醇酯[Poly(ethylene terephthalate),PET]材料置于氨气气氛中,利用激光光子同时激发材料表面及氨气形成自由基,用激光引发反应并促进氨基在材料表面的接枝.改性后的测试结果表明,材料表面粗糙度没有显著变化,但水接触角的减小表明表面化学结构发生了某种变化.傅里叶变换红外光谱(FTIR/ATR)图谱在3352和1613cm-1处出现了新的氨基吸收峰,证实了表面接枝了氨基.同时X射线光电子能谱(XPS)也证明了材料表面C—N键的存在,其C1s结合能为285.5 eV,N1s为398.9 eV.飞行时间二次离子质谱(Tof-SIMS)也检测到含氨基的分子碎片,其碎片成像图显示接枝仅发生在激光辐照部位.实验结果表明,激光能在生物材料表面进行局部区域的选择性接枝.

深紫外和频晶体CLBO产生193nm激光的频率变换

简述了深紫外和频晶体CLBO的光学特性。根据相位匹配角公式、非线性有效系数公式、走离角公式和允许角公式,详细计算了CLBO晶体和频产生193 nm激光时的相位匹配角、非线性有效系数、和频时谐波走离角、允许角的具体数值。根据这些数值,并考虑产业化的要求,对目前几种和频方式进行了比较,最终选定波长为λ1=2 100 nm的o光和波长为λ2=213 nm的e光作为基频光进行和频的匹配方式。此方式相位匹配角为51.6°,具有大的非线性有效系数0.97,小的走离角3.7°,大的允许角1.9×10-6rad.mm,是非常理想的产生193 nm激光的匹配方式。

193 nm紫外激光对单晶硅的损伤特性研究

主要开展了193 nm紫外激光对单晶硅的损伤实验,观察分析了材料表面的损伤形貌,建立了193 nm紫外激光损伤单晶硅的理论模型,计算分析了材料的温度场及应力场分布,讨论了损伤形貌及损伤机理。研究结果表明:193 nm紫外激光对单晶硅的损伤机理主要为热力耦合效应,硅材料表面产生严重的熔融烧蚀和裂纹状的应力损伤,计算得到193 nm紫外激光对单晶硅的熔融损伤阈值为0.71 J/cm^(2)、热应力损伤阈值为0.42 J/cm^(2)。

193nm和248nm波长准分子激光对玻璃及聚合物刻蚀特性的比较

将波长为193 nm的Ar F准分子激光和波长为248 nm的Kr F准分子激光经光学系统分别垂直照射到不同材料的表面,通过改变激光脉冲数目,在大气背景下进行实验,用三维轮廓仪对照射后的样品表面形貌及表面粗糙度进行测试分析。研究了准分子激光与非金属材料相互作用的机理,并对比得到了193、248 nm激光对聚合物材料PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)及HF4光学玻璃的刻蚀特性。结果表明:在激光能量密度为1.5 J/cm2时,波长193 nm激光比波长248 nm激光在刻蚀PMMA时能得到更好的效果,而在刻蚀HF4光学玻璃时却恰好相反。在准分子激光与非金属材料相互作用的过程中,既不是光源的波长越短,刻蚀效果越好,也不是光与物质相互作用中的光化学机理所占的比重越大,刻蚀效果越好;最终刻蚀效果的好坏取决于很多因素。

193nm准分子激光器激光整形微透镜阵列压缩模塑成型工艺参数研究

为了实现193 nm准分子激光器激光整形及均匀化,制作一种微透镜阵列光学元件。本文采用L_93~3多因子正交方法进行实验,获得3因子3水平下压缩模塑成型的微透镜阵列。通过Taylor Hobson轮廓仪测量微透镜阵列形状误差,并采用极差分析方法分析模具温度、保压压力、冷却时间3种工艺参数对形状误差的影响程度,确定微透镜阵列光学元件的最优工艺参数组合。结果表明：当模具温度为230℃,保压压力为120 MPa,冷却时间为30 s时,微透镜的形状误差最好,值为0.5276μm,满足193 nm准分子激光器激光整形及均匀化对微透镜阵列形状误差小、精度高等要求。

193 nm激光对MgF_(2)窗口材料的损伤特性研究

随着光刻技术和低温硅退火等大能量、高功率紫外激光系统的发展,激光装置中窗口材料面临的紫外激光诱导损伤的问题越来越得到重视。MgF_(2)窗口是紫外波段难以替代的光学窗口材料,具有比CaF_(2)更优的紫外透光率、更低的折射率和更高的硬度等优点,因而在高功率紫外激光器、深紫外探测器、光电探测和对抗领域具有重要的应用。研究激光对MgF_(2)窗口材料的损伤机制对推动其在光学领域的应用至关重要。本文通过扫描电镜分析MgF_(2)窗口材料在193 nm紫外激光(2.8 J/cm^(2))辐照下出现的裂纹和凹坑等损伤形貌,随着激光脉冲数和能量的增加,MgF_(2)窗口材料的后表面损伤程度呈指数级增加,窗口材料的后表面损伤程度比前表面更加严重。利用三维时域有限差分(3D-FDTD)方法对193 nm激光辐照MgF_(2)窗口材料内部的激光电场分布进行了计算。模拟发现无论缺陷在前表面还是后表面,电场强度的峰值都出现在后表面附近,后表面更容易被损伤,这与实验结果吻合;缺陷在激光辐照过程中会导致光场的局域调制,增强吸收,同时降低材料表面的机械强度。

193nm P偏振光大角度减反射膜的实现

对用于193 nm减反射膜的基底材料和薄膜材料的光学性能进行了解析，同时对沉积技术和主要沉积工艺参数进行了分析与优化选择，并在此基础上进行了193 nm大角度入射减反射膜的设计、制备及检测，实现了入射角为68°~72°范围内单面透射率大于96%，剩余反射率小于1%。同时计算了线宽压窄模块棱镜在镀膜前后的单程能量损耗，肯定了实现大角度减反射膜的必要性。

PBS/壳聚糖复合材料表面选择性激光刻蚀PBS的研究

为了改善聚丁二酸丁二醇酯poly-(butylene succinate)-壳聚糖复合材料的表面生物学性能,进行193nm激光刻蚀该复合材料的研究,以提高该复合材料的表面生物活性.采用表面轮廓仪、表面水接触角分析仪、扫描电镜、红外衰减全反射研究改性后材料表面的特性;并采用DNA分析的方法分析材料表面细胞的生物学特性.研究结果表明,复合材料表面与本体的激光刻蚀能量阈值分别为59mJ/cm2和125mJ/cm2.图像定量分析表明随着刻蚀次数的增加,表面壳聚糖累计面积从0.9mm2增加到4.5mm2,达到其本体复合的比例.表面水接触角随着刻蚀次数的增加从91度减少到28度.细胞学实验表明刻蚀后表面的壳聚糖促进了成骨细胞在复合材料表面的粘附及生长.用激光表面选择性刻蚀可以提高复合材料表面生物活性的成分从而改善其生物活性.

激光量热法测量深紫外氟化物薄膜吸收

为了获得薄膜材料吸收率与深紫外激光照射能量密度间的对应关系,掌握薄膜材料深紫外吸收特性,应制定相应的吸收测量规范。介绍了激光量热法的原理及测试流程,分析了测试过程中的剂量效应、非线性吸收和不可恢复吸收等现象,提出了利用激光量热法测量应用于波长193nm紫外光刻系统的氟化物薄膜材料吸收率的方法,并进行了实际测量。根据所建立的测量方法,获得熔石英基底材料在193nm紫外光照射下的剂量效应及出现不可恢复吸收现象时相应的激光能量密度,进而测量出基底材料吸收率与激光能量密度之间的关系;通过热蒸发对基底镀氟化镁及氟化镧单层膜,测量镀膜后样品的吸收率与激光能量密度的关系,通过与镀膜前吸收率的对比,计算了两种薄膜材料吸收率与激光能量密度的关系,推算出薄膜材料在实际工作状态时的吸收率,并得到不同沉积温度下氟化镧薄膜材料吸收率、粗糙度与波纹度。实验结果证实了新提出测量方法的可行性,测量结果为改善系统成像质量以及延长元件使用寿命提供支持。