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高精度宽光谱穆勒矩阵椭偏测量关键技术与纳米测量应用
成果信息
项目年度编号: 1900060222
限制使用: 国内
省市: 湖北
中图分类号: TH74
成果类别: 应用技术
成果公布年份: 2019
关键词: 椭偏仪 偏振相位延迟器 光学仪器
成果简介: 该项目属于机械工程中的光学技术与仪器领域(4604035)。 椭偏仪是一种利用光的偏振特性获取待测样品信息的重要光学仪器,广泛应用于集成电路、平板显示、光电子器件、光伏太阳能、柔性电子等国家新兴战略产业中的纳米材料、纳米结构与纳米器件的基础科学研究、制造工艺优化、量产在线监测等诸多环节。迄今为止,椭偏仪特别是高端椭偏仪市场完全被国外垄断,中国在高端椭偏仪技术领域尚处于空白,存在着仪器设备受国外封锁禁运、核心技术被国外“卡脖子”的风险。 该项目在首批国家重大科学仪器设备开发专项等项目支持下,围绕高精度宽光谱穆勒矩阵椭偏测量关键技术与纳米测量应用展开系统深入研究,取得以下创新成果: (1)国际上首次提出光轴任意排列的多元复合波片设计新原理,发明了超级消色差优化设计、宽接收角优化设计等核心技术,研制出覆盖紫外-可见-红外的超级消色差复合波片偏振相位延迟器,解决了宽光谱全穆勒矩阵测量中的高精度偏振调制与解调难题。 (2)构建了穆勒矩阵椭偏测量系统模型与误差传递模型,发明了基于波长迭代求解的系统参数精密校准、因器件缺陷导致退偏效应的系统误差修正、系统测量不确定度评估等方法,保证了宽光谱范围内的全穆勒矩阵高精度测量。 (3)提出了纳米结构椭偏散射计算测量原理与方法,构建了纳米结构椭偏散射测量逆问题求解过程中的误差传播模型,揭示了其误差传播机理,提出了纳米结构椭偏散射正向光学特性快速建模求解、纳米结构形貌快速鲁棒重构、测量条件优化配置等新方法,为纳米结构三维形貌的非破坏、快速、精确测量开辟了新途径。 (4)发明了消色差超微光斑探测、双旋转补偿器精密同步控制、宽光谱平滑照明等核心技术与部件,开发集成了纳米薄膜与纳米结构椭偏测量数据分析软件,研制出中国第一台高精度宽光谱穆勒矩阵椭偏仪,实现了成果转化与产业化,形成了系列高端椭偏仪产品。 中国计量测试学会组织的专家鉴定意见表明,项目在理论上有重要创新、技术上有重大突破,整体技术达到国际先进水平,基于复合波片的宽光谱超级消色差偏振相位延迟技术和基于椭偏散射的纳米结构计算测量方法属国际首创。权威机构中国计量科学研究院出具的测试报告表明,研制的仪器测量重复性优于0.002 nm,为国际最高水平。 成果获系统性知识产权36件,其中获授权国际国内发明专利28件(美国专利2件),软件著作权8件;制定企业标准1项,发表SCI论文59篇。 仪器已在德国联邦技术物理研究院(PTB)、比利时微电子研究中心(IMEC)、瑞士保罗谢勒研究所(PSI)、中国计量科学研究院、中科院物理研究所、武汉新芯、光迅科技、华星光电、上海微电子装备、南大光电、华海清科等国内外近100家单位获得成功应用。为物理、化学、生物、材料等基础科学研究提供了有力的纳米表征分析工具,产生了重要的学术影响;为集成电路、平板显示、光电子器件、光伏太阳能电池等行业提供了有效的纳米结构薄膜工艺优化和在线监测手段,支撑了包括国家集成电路02专项、平板显示专项等在内的多个国家重大项目的实施。填补了国内空白,打破了国外垄断和技术封锁,取得了显著的社会经济效益。
申报信息
推荐部门: 华中科技大学
计划名称: 国家重大科研仪器研制项目
相关人信息
完成单位: 华中科技大学 武汉颐光科技有限公司
完成人: 刘世元 陈修国 张传维 谷洪刚 李伟奇 江浩
行业及专利信息
应用行业名称: 专用仪器仪表制造
应用行业码: 412
转让信息
投资信息
推广信息
联系信息
联系单位名称: 华中科技大学
联系单位地址: 湖北省武汉市武昌区珞喻路243号
邮政编码: 430074