——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部在基底偏壓調(diào)控傾斜沉積Mo/Si/C多層膜性能方面取得新進展，相關(guān)成果以“Enhancing reflectivity of Mo/Si/C multilayers deposited on inclined substrates by substrate bias voltage”為題發(fā)表于Applied Surface Science。
Mo/Si多層膜在13.5 nm具有優(yōu)異的反射性能，被廣泛應(yīng)用于關(guān)鍵光學(xué)元件的制備，其反射率直接決定了系統(tǒng)的輸出效率。然而，實際沉積的多層膜反射率往往低于理論值，且在曲面鏡邊緣的傾斜區(qū)域表現(xiàn)更為不理想。這主要歸因于傾斜基底對多層膜膜層平整度的影響：原子傾斜沉積導(dǎo)致的陰影效應(yīng)和有限的原子遷移率導(dǎo)致膜層中形成傾斜柱狀結(jié)構(gòu)。本研究團隊采用磁控濺射技術(shù)在傾斜基底上沉積Substrate|Si/(C/Mo/Si)30|Air多層膜，評估不同偏壓下多層膜的生長形貌、表面和界面粗糙度以及反射率。結(jié)果表明，偏壓不僅能調(diào)控離子轟擊能量促進原子堆積，還能改善膜層粗糙度，減少波紋結(jié)構(gòu)的形成。然而過高的偏壓會誘發(fā)額外的界面擴散現(xiàn)象，進而對反射率產(chǎn)生負面影響。
研究團隊通過優(yōu)化基底偏壓，實現(xiàn)了粗糙度抑制與界面擴散的平衡。實驗中，基底負偏壓不僅改變了離子轟擊能量，促進了原子在沉積過程中更加致密均勻的堆積，還減少了波紋結(jié)構(gòu)的形成，從而有效改善了多層膜微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能。在39°傾斜基底上制備的60周期Mo/Si/C多層膜最終實現(xiàn)了67.2%的反射率。這一成果不僅提供了調(diào)控傾斜沉積多層膜結(jié)構(gòu)的有效策略，也為曲面光學(xué)元件的高性能制備提供了重要技術(shù)參考，為進一步提升多層膜性能奠定了堅實基礎(chǔ)。
相關(guān)研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和中國科學(xué)院青年科學(xué)家基礎(chǔ)研究項目的支持。
圖1：（a）Mo/Si/C多層膜結(jié)構(gòu)示意圖；（b）在39°傾斜基底上生長的Mo/Si/C多層膜結(jié)構(gòu)示意圖。左：無基底負偏壓；右：-100 V基底負偏壓；（c）：不同基底偏壓下樣品的表面粗糙度測試結(jié)果。
