沉积基片衍射效应对铬原子沉积效果的影响

摘要

纳米传递标准和纳米制作是纳米技术发展的热点话题，一种新型的制作纳米沉积光栅的技术路线是原子光刻技术，传统的原子光刻技术没有考虑基片的衍射效应，而基片的衍射效应会直接影响激光驻波场的光强分布，进而影响纳米光栅沉积的结构。故此，分析基片的衍射效应对纳米光栅沉积特性的影响具有重要的研究意义。
　　本文基于半经典理论研究了直边衍射扰动驻波场中铬原子的沉积光栅结构及减小衍射影响的方法。通过对各种衍射现象的分析确定了激光驻波场中产生的衍射是直边衍射，并完成了直边衍射菲涅耳积分的数值计算。为了与基模高斯光束联系起来，本文对惯用的经典驻波场模型进行了扩展，建立了基于基模高斯光束的理想驻波场模型。在直边衍射场和基于基模高斯光束的理想驻波场模型的基础上建立研究了直边衍射扰动驻波场模型，通过仿真分析后可知，直边衍射扰动下的驻波场光强分布不均匀，并有着类似单束激光产生的直边衍射条纹。改进了四阶龙格库塔算法，在高斯直边衍射扰动驻波场中实现了铬原子的沉积仿真。确定了本直边衍射扰动驻波场模型中与功率有关的参数A0(即基模高斯光束表达式中的常数因子)的最佳值，得到了铬原子的最佳沉积位置，并获得了理想驻波场中和直边衍射扰动驻波场中的三维沉积光栅结构。
　　经过研究得知：相对于理想驻波场，在直边衍射扰动驻波场中，铬原子沉积光栅的中心位置会向远离衍射直边的位置偏移；基片位于激光束中心位置时，即没有衍射时的最佳沉积位置时，直边衍射扰动驻波场中的铬原子沉积光栅峰谷高度明显低于理想驻波场中的峰谷高度，半高宽也大于理想驻波场中的半高宽；直边衍射的存在将使沉积图样的尺寸变小，光栅表面变得不均匀；直边衍射扰动驻波场中的最佳沉积位置位于光束中心与原子源之间的某个位置。
　　直边衍射扰动驻波场中的铬原子沉积光栅条纹更接近实际的实验结果，对制作准确适用的纳米传递标准和发展纳米制造技术具有重要的应用价值。

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第一章 绪论

§1.1课题来源

§1.2研究的目的和意义

§1.3国内外的发展现状和趋势

§1.4本论文的工作

第二章 激光驻波场中衍射场的模型分析

§2.1激光的基本原理

§2.2基模高斯光束

§2.3激光的衍射及驻波场中衍射扰动场的确定

§2.4本章小结

第三章 铬原子与激光驻波场的相互作用

§3.1二能级铬原子

§3.2铬原子与激光驻波场的相互作用

§3.3 本章小结

第四章 直边衍射扰动下驻波场的研究

§4.1激光基模高斯光束

§4.2 理想基模高斯驻波场与惯用驻波场的模型建立与比较

§4.3直边衍射场的形成

§4.4直边衍射扰动驻波场和理想驻波场对比

§4.5 本章小结

第五章 直边衍射扰动驻波场中铬原子的沉积

§5.1 铬原子在激光场中的势能

§5.2 铬原子沉积时在激光驻波场中的运动轨迹

§5.3 直边衍射扰动驻波场中的铬原子沉积光栅

§5.4 减小直边衍射扰动对铬原子沉积光栅影响的方法

§5.5 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 全文总结

§6.2 本论文的创新之处

§6.3 进一步的工作展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果