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HfO_2顶层多层介质膜脉宽压缩光栅的离子束刻蚀_徐向东
物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 23 (2013) 234202
*
HfO2 顶层多层介质膜脉宽压缩光栅的离子束刻蚀
†
徐向东 刘颖 邱克强 刘正坤 洪义麟 付绍军
( 中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 合肥 230029 )
( 2013 年5 月21 日收到; 2013 年9 月3 日收到修改稿)
多层介质膜光栅是高功率激光系统的关键光学元件. 为了满足国内强激光系统的迫切需求, 首先利用考夫曼型
离子束刻蚀机开展了HfO2 顶层多层介质膜脉宽压缩光栅的离子束刻蚀实验研究. 采用纯Ar 及Ar 和CHF3 混合
气体作为工作气体进行离子束刻蚀实验, 获得了优化的离子源工作参数. 结果表明, 与纯Ar 离子束刻蚀相比, Ar 和
CHF 混合气体离子束刻蚀时的HfO /光刻胶的选择比大. HfO 的离子束刻蚀过程中再沉积效应明显, 导致刻蚀光
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栅占宽比变大. 根据刻蚀速率分布制作的掩模遮挡板可以提高刻蚀速率均匀性, 及时清洗离子源和更换灯丝, 可保
证刻蚀工艺的重复性. 利用上述技术已成功研制出多块最大尺寸为80 mm × 150 mm、线密度1480 线/mm 、平均衍
射效率大于95% 的HfO2 顶层多层介质膜脉宽压缩光栅. 实验结果与理论设计一致, 为大口径多层介质膜脉宽压缩
光栅的离子束刻蚀提供了有益参考.
关键词: 光栅, 多层介质膜, 离子束刻蚀
PACS: 42.40.Eq, 42.82.Cr, 52.77.Bn DOI: 10.7498/aps.62.234202
作状态只有一个非零衍射级次, 所以它的衍射效率
1 引言 主要与槽深、占宽比和剩余厚度有关, 而与槽形具
体是矩形、梯形、还是三角形关系不大. 通过精心
建立在激光脉冲啁啾放大(chirped-pulse am- 设计, 可以保证在一个相对较宽容的槽形(槽深、
plification,CPA) 和压缩基础上的亚皮秒或皮秒超短 3
占宽比) 范围内, 光栅都有较高的衍射效率 .
脉冲激光器, 是目前研究快点火物理的唯一重要
HfO2 是高介电常数材料, 具有良好的热
的驱动器. CPA 核心元件之一为衍射光栅, 其高衍
稳定性和电学性能, 可替代 SiO2 用于制作下
射效率、高损伤阈值和大尺寸的苛刻要求是普通
12 一代互补性金属氧化物半导体 (complementary
商业光栅所远远不能满足的 . 美国利弗莫尔国
metal-oxide-semiconductor, CMOS) 器件等. 近十年
家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory,
来, 基于高密度电子自旋共振 (electron cyclotron
LLNL) 最先开展了用于高强度激光脉冲压缩衍射
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