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本论文主要工作: 紫外石英作为DUV光学元件的核心材料,对193nm光学系统的性能有重要的影响。本论文针对紫外石英的荧光光谱、紫外/红外吸收谱、193nm吸收等光学性质对材料中缺陷展开研究,基于实验现象和理论计算对材料中缺陷生成和退火机理进行讨论。主要工作有以下几点: 1.在荧光光谱分析中,首先,从硬件和软件上优化紫外石英荧光测量方法,降低193nm光源散射和高阶衍射荧光带来的干扰。其次,使用基于时间分辨的寿命谱方法分离混叠谱线。最后,对多种紫外石英样品中共有的荧光峰进行归纳整理,并使用不同波长的激发光源,测量这些荧光峰的激发能量区间。 2.在吸收分析中,讨论了缺陷与紫外吸收之间的关联,并结合荧光光谱法分析了荧光缺陷对193nm吸收的影响。此外,优化了红外吸收谱测量SiOH含量的方法,提升该方法的测量精度并扩展测量范围。并在该基础之上,讨论SiOH对材料紫外吸收的影响。多种紫外石英的测量结果表明,SiOH缺陷对160nm透过率有较大的影响。另外,SiOH在193nm光照下可通过双光子吸收生成NBOHC,该过程可能导致材料193nm吸收率的提升。 3.结合吸收、荧光测量方法对损伤实验和热处理过程中紫外石英内缺陷的生成机理进行研究。总结归纳与损伤相关的缺陷,并根据损伤或加热区缺陷的空间分布分析各种缺陷的生成机理。该结果对熔融石英损伤或热处理过程中缺陷生成机理研究以及相应缺陷含量的抑制有重要的参考意义。 4.使用量子化学计算方法从理论上计算熔融石英中常见缺陷的吸收谱和发射谱。比较发射谱和激发谱已知的缺陷,能量跃迁的计算误差<0.2eV。该结果对熔融石英中未知吸收谱和发射谱的分析有较大的参考意义。另外,对缺陷与氢的反应以及产物的稳定性进行了计算,讨论了当前常用的掺氢工艺抑制材料中193nm吸收缺陷的效果。