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原子层沉积高激光损伤阈值的Al2O3/HfO2/SiO2双叠层紫外反射膜研究
结题报告
批准号:
11804055
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
马宏平
依托单位:
学科分类:
A2202.光与物质相互作用
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐赛生、任青华、袁凯平、陈金鑫、陶佳佳、李幸
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中文摘要
激光惯性约束核聚变(ICF)在能源、军事等国家战略上意义重大,目前紫外355nm反射膜的损伤阈值太低成为阻碍ICF发展的关键问题。常规镀膜方式在缺陷控制和电场调控上比较局限,发展新的先进镀膜技术有望取得突破性进展。原子层沉积(ALD)技术对薄膜组分、结构和厚度具有原子层级可控的优点,易于获得高质量薄膜。本项目提出利用ALD制备紫外反射膜的思路,选择阈值较高的Al2O3、HfO2和SiO2为镀膜材料,并提出“以HfO2/SiO2叠层作为底层实现高反射率,Al2O3/SiO2叠层作为顶层实现高损伤阈值”的新结构,通过研究ALD生长叠层膜的工艺参数,以期制备高质量的Al2O3/HfO2/SiO2双叠层紫外反射膜。同时将研究薄膜的损伤特性、损伤机理和电场调控方法,希望结合ALD工艺优化和电场调控大幅度提高Al2O3/HfO2/SiO2反射膜的损伤阈值。为ICF反射膜激光损伤能力的提升做出贡献。
英文摘要
Inertial confinement fusion (ICF) plays a very important role in national strategy like energy and military, but the laser-induced damage threshold (LIDT) of ultraviolet (355 nm) high reflective coating is so low that it has become a core problem to prevent ICF from moving forward. As the conventional film deposition techniques have limitation on the control of defects and electric field (E-field), the development of new advanced coating technology is expected to achieve a breakthrough. Atomic layer deposition (ALD) is able to achieve high controllability over the coating parameters (thickness, composition, structure). So this project attempt to fabricate ultraviolet high reflective coatings through ALD by taking Al2O3、HfO2 and SiO2 as the coating materials. A new structure is proposed here to use HfO2/SiO2 as the bottom stack and Al2O3/SiO2 as the top stack to realize both high reflectivity and high LIDT. The damage properties、damage mechanism and the effect of E-field on the laser-induced damage will be studied in depth. On this basis, we hope to improve the LIDT of the Al2O3/HfO2/SiO2 coating to a great extent by combining the optimization of ALD process and controlling the E-field of the film. This research will make a contribution to the improvement of laser damage properties of reflectors in ICF.
应用在激光惯性约束核聚变(ICF)中的反射镜的损伤一直是制约ICF发展的关键,其中355nm紫外反射膜的损伤问题更是其中的焦点。常规镀膜方式在缺陷控制和电场调控上比较局限,发展新的先进镀膜技术有望取得突破性进展。原子层沉积(ALD)技术对薄膜组分、结构和厚度具有原子层级可控的优点,易于获得高质量薄膜。本项目选择阈值较高的Al2O3、HfO2和SiO2为镀膜材料,提出“以HfO2/SiO2叠层作为底层实现高反射率,Al2O3/SiO2叠层作为顶层实现高损伤阈值”的新结构,有望制备高损伤阈值的355nm反射膜。同时为了降低容易导致损伤的顶层薄膜中的缺陷,提出利用ALD制备顶层薄膜的思路。通过细致研究ALD生长Al2O3、HfO2和SiO2薄膜的工艺,获得了ALD制备高质量、低缺陷的三类薄膜材料的核心技术参数。然后结合PVD和ALD技术制备了高质量的Al2O3/HfO2/SiO2双叠层紫外反射膜。研究了双叠层反射膜的损伤特性、损伤机理和电场调控方法,发现双叠层反射膜的设计较常规反射膜在激光损伤阈值上有较大提高,同时通过降低界面电场的方法,可进一步提高反射膜的损伤阈值。本项目的研究成果可为高损伤阈值的紫外反射膜的设计提供参考,同时有助于推进对反射膜中电场作用机制的认知,为ICF反射膜激光损伤能力的提升做出贡献。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.apsusc.2019.01.177
发表时间:2019-05
期刊:Applied Surface Science
影响因子:6.7
作者:Tao Jiajia;Lu Hong Liang;Gu Yang;Ma Hong Ping;Li Xing;Chen Jin Xin;Liu Wen Jun;Zhang Hao;Feng Ji Jun
通讯作者:Feng Ji Jun
DOI:10.1016/j.ceramint.2020.02.073
发表时间:2020-06
期刊:Ceramics International
影响因子:5.2
作者:Xing-Tao Xue;Yang Gu;Hong-Ping Ma;Cheng-Zhou Hang;Jia-Jia Tao;Hong-Liang Lu;David Wei Zhang
通讯作者:David Wei Zhang
Composition and Properties Control Growth of High-Quality GaOxNy Film by One-Step Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition
通过一步等离子体增强原子层沉积控制高质量 GaOxNy 薄膜的成分和性能生长
DOI:10.1021/acs.chemmater.9b02061
发表时间:2019
期刊:Chemistry of Materials
影响因子:8.6
作者:Hong-Ping Ma;Xiao-Xi Li;Jia-He Yang;Peihong Cheng;Wei Huang;Jingtao Zhu;Tien-Chien Jen;Qixin Guo;Hong-Liang Lu;David Wei Zhang
通讯作者:David Wei Zhang
Modification of 1D TiO2 nanowires with GaOxNy by atomic layer deposition for TiO2@GaOxNy core–shell nanowires with enhanced photoelectrochemical performance
通过原子层沉积用 GaOxNy 修饰一维 TiO2 纳米线,获得具有增强光电化学性能的 TiO2@GaOxNy 核壳纳米线
DOI:10.1039/c9nr10908k
发表时间:2020
期刊:Nanoscale
影响因子:6.7
作者:Jia-Jia Tao;Hong-Ping Ma;Kai-Ping Yuan;Yang Gu;Jian-Wei Lian;Xiao-Xi Li;Wei Huang;Michael Nolan;Hong-Liang Lu;David-Wei Zhang
通讯作者:David-Wei Zhang
Low-temperature epitaxial growth of high-quality GaON films on ZnO nanowires for superior photoelectrochemical water splitting
在 ZnO 纳米线上低温外延生长高质量 GaON 薄膜,实现卓越的光电化学水分解
DOI:10.1016/j.nanoen.2019.104089
发表时间:2019-12
期刊:Nano Energy
影响因子:17.6
作者:Ma Hong-Ping;Yang Jia-He;Tao Jia-Jia;Yuan Kai-Ping;Cheng Pei-Hong;Huang Wei;Wang Jia-Cheng;Guo Qi-Xin;Lu Hong-Liang;Zhang David Wei
通讯作者:Zhang David Wei
SiC/Ga2O3高温超高压先进功率器件关键技术研究
  • 批准号:
    n/a
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    马宏平
  • 依托单位:
国内基金
海外基金