《惯性约束聚变实验用平面薄膜的制备及其表面图形的引入3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《惯性约束聚变实验用平面薄膜的制备及其表面图形的引入3（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、惯性约束聚变实验用平面薄膜的制备及其表面图形的引入3周斌 王珏 沈军 徐平 吴广明邓忠生 孙骐 艾琳 陈玲燕?同济大学波耳固体物理研究所 上海 ?韩 明 熊 斌 王跃林?中国科学院上海冶金研究所 传感器国家重点实验室 上海 ?摘 要 平面薄膜是?分解实验的重要靶型?以半导体技术结合重掺杂自截止腐蚀制备厚度为? ) ?的?平面薄膜?以热蒸发结合脱膜工艺制备?平面薄膜?两者的表面粗糙度分别为?和?左右?进一步采用离子束刻蚀在平面薄膜的表面引入网格或条状图形?获得测量成像系统像传递函数的刻蚀膜?控制离子束刻蚀工艺的参数以实现图形的精确转移?关键词 平面薄膜?自截止腐蚀?热蒸发?离子束刻蚀 ? ? ?
2、 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
3、 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
4、? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
5、? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?3 国家/八六三0高技术计划惯性约束聚变领域资助项目? ? ? ? ?收到初稿? ? ? ? ? ?修回? 引言惯性约束聚变? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?实 验是要以均匀的驱动激光光束辐照充有核燃料的球 形靶丸?实
6、现聚心压缩?驱动光束空间不均匀性的存 在?会引起激光烧蚀后的瑞利?泰勒流体力学不稳 定性? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?的增 长?导致聚心压缩的破坏使点火失败?) ? 分解实验是研究驱动光束不均匀性对? ? 不 稳定性作用的重要方法?近年来?国外已有报道?) ? 开展这方面的研究?利用射线激光作为探针研究 平面薄膜在驱动激光作用下的演变过程?获得驱动激光不均匀性对? ? 不稳定性的作用?在国内?开展对驱动光束不均匀性研究的条件已基本满足?确定的实验方案有两种?一是以基频光?1?辐照?或?靶产生的波长
7、为?1?或?1?的射 线激光作为探测激光?二是以低强度的?1?基频光辐照烧蚀?或?平面薄膜?测量激光烧蚀引起的?或?膜的变化?获得激光烧蚀不均匀的信息?从而获得驱动激光空间不均匀性的信息这一轮实验的进行对自支撑的?和?两种平面薄膜的制备提出了要求?其中?平面薄膜的厚度#?#?卷?年? ?期为? ) ?平面薄膜的厚度为微米量级?在?范围内表面粗糙度小于? ?进行这一实 验还需要以?成像系统进行薄膜形貌的成像?像传递函数是成像系统的重要参数?需要以成像系统测量具有特殊构型的靶?通过成像与用靶 的结构参数的直接比较?获得图像传递过程中的像传递函数?因此?在?和?平面薄膜制备的基础上?还需在?和?薄膜
8、表面引入图形?获得满足实验要求的?和?刻蚀膜?用于像传递函数的研究?针对实验要求?开展对?平面薄膜和?平面薄膜制备工艺的研究?以现代半导体技术结合自截止腐蚀工艺?获得自支撑?平面薄膜?以热蒸发结合脱膜工艺制备厚度在微米量级的?平面薄膜?采用离子束刻蚀工艺?在?和?平面薄膜上引入网格或条状图形? 实验过程211 平面薄膜的制备及其表面图形的引入 以现代半导体技术结合重掺杂自截止腐蚀工艺实现对?片的定向腐蚀?获得自支撑?平面薄膜?进一步在?平面薄膜的制备过程中?采用离子束刻蚀的工艺?在?薄膜的表面引入网格或条状图形?获得?刻蚀膜?图?为?刻蚀膜的制备流程图?图?中去掉步骤? ? ? ? ? ? ?
9、 ?即为?平面薄膜的制备流程?图? ?刻蚀膜的工艺流程图选用厚度为? ? ? ?电阻率? ? ) ?8 # ? ?的?型?片?以?晶面作为扩散和腐蚀平面? 先在一面?扩面?进行硼?扩散工艺?获得杂质?的扩散深度约为? ) ? ?此深度为所需平面薄膜的 厚度?在腐蚀面?扩面的另一面?上生长? ?和?层钝化膜?用作自截止腐蚀时的钝化膜?通过 紫外光刻在腐蚀面的钝化层上获得? ?腐 蚀图形?光刻胶为?型正胶?选用? ?腐蚀液 进行自截止腐蚀?控制腐蚀液的浓度和温度来控制 腐蚀速率?当腐蚀液腐蚀至含有扩散?杂质的?面时?腐蚀速率急剧降低?达到控制?薄膜厚度的目 的?这一工艺称为自截止腐蚀?去除?层和?
10、 ?层后划片?获得有效面积为? ?的?平面薄膜?在?平面薄膜制备中的?扩工艺后?引入光刻 和离子束刻蚀工艺?在?扩面上获得网格或条状图 形?网格图形的尺寸为? ?条状图形的线 宽为?刻蚀采用中国科学院上海冶金研究所自制的? ? ?型离子束刻蚀机?再采用?平面薄膜制 备的?扩以后的工艺?可获得?刻蚀膜?212 平面薄膜的制备及其表面图形的引入 采用热蒸发结合脱膜工艺获得自支撑?平面薄膜?采用离子束刻蚀在?薄膜上引入网格或条状 图形? 以抛光玻片为衬底?用四川南光机器厂生产的?型真空镀膜机进行?膜的热蒸发?蒸发舟 与样品架间距离为? ? ?以?为舟?真空度约为? ? ?时?在玻片表面蒸镀? ?脱膜
11、层? ?脱 膜层质地较硬?且平整度高?脱膜工艺简单?在真 度优于? ? ?时?再蒸镀?膜层?蒸发源为? 级?丝?以上海第二耐火材料厂的生产导电陶瓷舟作蒸发舟?控制蒸发电压!电流和蒸发时间?以控制?膜层的微结构和厚度?将镀有? ?脱膜层和? 薄膜层的玻片在去离子水中脱膜?粘在靶架上制得 自支撑?平面薄膜?相应地采用离子束刻蚀的工艺可将网格或条状图形引入?薄膜上?网格图形的尺寸为? ? ? 条状图形的线宽为? ?工艺与上节基本相同? 讨论311 自截止腐蚀参数的选择 在?平面薄膜的制备中采用无机的? ?系统 腐蚀剂?通过实验摸索?确定? ?腐蚀剂的浓度为? ? ?温度为? ?掺杂?的浓度为? ?
12、?在这 一条件下? ?的?面的腐蚀速率约为? ? 的?面与?面的腐蚀速率比为?按#?#物理此条件?腐蚀厚度为? ? ?电阻率? ? ) ?8# ? ?的?型?面?片至? ) ? ?需? ) ?312 平面薄膜的微结构 以? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?型扫描电子显微镜观察?和?平面薄膜的表面形貌?图?是放大?倍的?平面薄膜的?扩面和腐蚀面的微结构形貌?测量显示?薄膜的表面平整?图? ?平面薄膜的?测量? ? ? ?扩面? ? ?腐蚀面图?示出?薄膜的正!反两面的微结构形貌? 放大倍数为? ?倍?图?是?膜与脱膜剂? ?层接触的一面?反面? ?图? ?为正面?即膜生 长面?图?显示?薄
13、膜由微小?晶粒堆积而成?反 面颗粒度约为?1? ?正面颗粒度约为?1?这 表明?在薄膜的生长过程中?无序堆砌的微小晶粒在 不断长大?313 平面薄膜的表面粗糙度 表面粗糙度是平面薄膜的一个重要参数?采用? ? ? ?型台阶仪对?和?平面薄膜进行表面 粗糙度测量?测量参数如下?探针压力是?1?扫 描范围为? ? ?和? 采用台阶仪测量?薄膜正!反两面?扩面!腐 蚀面?的粗糙度?测量用?薄膜的厚度为?1? 表?是?平面薄膜表面粗糙度的测量结果?测量显 示? ?平面薄膜的表面粗糙度在几十?至?图? ?平面薄膜的?测量? ? ? ?反面? ? ?正面的范围? ?薄膜的扩?面上表面粗糙度较大?几十? ?在腐蚀面上表面粗糙度小于? ?这一结果距 离实验要求仍有差距?但可望通过实验条件的优化和后处理工艺来降低表面粗糙
