与非网2月26日讯，日前，清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心（HZB）以及德国联邦物理技术研究院（PTB）的合作团队在《自然》（Nature）上发表了题为“稳态微聚束原理的实验演示”（Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching）的研究论文，报告了一种新型粒子加速器光源“稳态微聚束”（Steady-state microbunching，SSMB）的首个原理验证实验。

据悉，这项重要研究有望为光子科学研究提供新的机遇，并助力EUV（极紫外）光刻机的自主研发。

在实验中，研究团队利用波长1064纳米的激光操控环形加速器内的电子束，使电子束绕加速器一整圈（周长48米）后形成精细的微结构，即“微聚束”。研究人员发现，微聚束会在激光波长及其高次谐波上辐射出高强度的窄带宽相干光，通过探测该辐射可验证微聚束的形成，由此证明了电子的光学相位能以短于激光波长的精度逐圈关联起来，使得微聚束可被“稳态”地保持，从而验证了SSMB的工作机理。

“SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源。”唐传祥教授表示。光刻是集成电路芯片制造中复杂和关键的工艺步骤，光刻机是芯片产业链中必不可少的精密设备。

大功率的EUV光源是EUV光刻机的核心基础。目前ASML公司采用的是高能脉冲激光轰击液态锡靶，形成等离子体然后产生波长13.5纳米的EUV光源，功率约250瓦。而随着芯片工艺节点的不断缩小，预计对EUV光源功率的要求将不断提升，达到千瓦量级。

唐传祥说：“光刻机需要的EUV光，要求是波长短、功率大。”唐传祥说，大功率EUV光源的突破对于EUV光刻进一步的应用和发展至关重要，“基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率，并具备向更短波长扩展的潜力，为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。”

基于SSMB原理，能获得高功率、高重频、窄带宽的相干辐射，波长可覆盖从太赫兹到极紫外（EUV）波段，有望为光子科学研究提供广阔的新机遇。《自然》相关评论文章写道：“该实验展示了如何结合现有两类主要加速器光源——同步辐射光源及自由电子激光——的特性。SSMB光源未来有望应用于EUV光刻和角分辨光电子能谱学等领域。”

SSMB概念由斯坦福大学教授、清华大学杰出访问教授赵午与其博士生Daniel Ratner于2010年提出。赵午持续推动SSMB的研究与国际合作。2017年，唐传祥与赵午发起该项实验，唐传祥研究组主导完成了实验的理论分析和物理设计，并开发测试实验的激光系统，与合作单位进行实验，并完成了实验数据分析与文章撰写。

EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走，基于SSMB的EUV光源有望解决自主研发光刻机中最核心的“卡脖子”难题。