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超强激光科学卓越创新简报

(第七百八十六期)

2026年6月16日

上海光机所在选择性基底偏压辅助提升多层膜反射率方面取得新进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光元件技术与工程部在选择性基底偏压辅助提升多层膜反射率方面取得新进展，相关成果以“Improving the performance of Mo/Si/C multilayers through selective substrate bias-assistance”为题发表于Applied Surface Science。

Mo/Si多层膜是极紫外光学系统中的关键反射光学元件，其反射率受表面粗糙度、界面粗糙度、膜层结晶性和界面扩散等因素共同影响。基底偏压辅助沉积能够通过离子轰击调控膜层微观结构，是提升多层膜性能的重要方法。然而以往研究多集中于整体偏压对多层膜结构和反射率的影响，难以进一步区分Mo层、Si层和C阻隔层对偏压的响应差异，也难以在同一材料层的沉积过程中灵活调节有偏压区间和无偏压区间的比例，从而限制了对界面结构演化过程和性能提升机制的深入认识。

研究团队开发了选择性基底偏压辅助装置，并采用行星运动式直流磁控溅射系统制备Substrate|Si/(C/Mo/Si)30|Air多层膜。该装置可通过调节副滑轨的数量和长度，对Mo层、Si层和C阻隔层分别施加偏压，并进一步控制Si层内部有偏压区间和无偏压区间的比例。实验中，研究团队比较了偏压作用于不同材料层时的结构和性能变化，并在Mo和C层施加-50 V偏压的基础上，将Si层偏压辅助比例调节为25%、50%和75%，系统分析其对界面结构和极紫外反射性能的影响。

结果表明，不同材料层对基底偏压的响应存在明显差异。对Mo层和C阻隔层施加偏压有助于促进膜层致密化、增强阻隔能力并抑制界面扩散；而仅对Si层施加偏压会在Si-on-Mo界面诱发“互混——非晶化—增强扩散”的循环机制，导致反射率下降。实验中，仅对Mo和C层施加偏压的样品峰值反射率为60.5%，高于无偏压样品的58.8%；仅对Si层施加偏压的样品峰值反射率降至55.9%。进一步优化后，当Mo和C层施加-50 V偏压且Si层偏压辅助比例为50%时，多层膜峰值反射率达到61.4%，相比无偏压样品提升2.6%，为高性能EUV多层膜反射镜的界面调控和光学性能提升提供了重要技术参考。

相关研究得到了中国科学院战略性先导科技专项和中国科学院青年科学家基础研究项目的支持。

原文链接

图1：（a）选择性偏压辅助装置示意图；（b）选择性偏压辅助功能的局部放大示意图；（c）采用选择性偏压辅助方式制备的Mo/Si/C多层膜结构示意图。

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