基于光子学的激光加速器是未来粒子加速器的诱人候选。它们可以将目前大型射频加速器的尺寸缩小一到两个数量级。这可能从本质上导致紧凑的高能电子源在医学和高能物理的各种应用。万博电脑网页版登录我们的研究重点是展示这种新型激光驱动加速器所需的步骤。

为了演示这样一个概念，我们使用硅作为衬底材料，并使用自顶向下的方法来制造我们想要的结构。制作过程包括两个主要步骤，即电子束光刻作为一种高分辨率的图案技术和电感耦合等离子体反应离子蚀刻(ICP-RIE)作为一种各向异性蚀刻技术，将写入的图案转移到衬底上。我们将图案写在具有合理蚀刻耐久性的负色调抗蚀剂上。

在显影抗蚀剂后，我们再用刻蚀剂蚀刻硅基板PlasmaPro 100 RIE狗万正网地址牛津仪器蚀刻机，使用SF₆和O₂作为蚀刻元件。良好地控制两种气体的比例对于具有高选择性的完美各向异性蚀刻至关重要。蚀刻开始于点燃腔内稳定的等离子体。

一旦等离子体形成，自由基就开始加速向底物移动。氟和氧自由基与硅衬底发生化学反应，形成一层被动的SiO_x财政年度。这可以防止整个过程中的横向蚀刻。但对SF的优化配比₆和O₂对保持钝化率和蚀刻率的平衡至关重要。我们开发了一种蚀刻工艺，蚀刻速度为32 nm/s，实现了完美的各向异性蚀刻和光滑的侧壁。我们的硅结构高3 μm，纵横比为20，使其成为围绕基于光子学的粒子加速度进行实验的理想选择。

图1显示了配备布拉格反射器的两级硅双柱加速器，由右上方双柱光子加速器结构左侧的四个实心壁组成。该装置能够以阿秒脉冲传递加速电子
持续时间。前面的一个孔被蚀刻用于对准目的。这种器件结构以及阿秒电子束的产生代表了片上激光驱动粒子加速器的重大突破^[1,2]．更多细节请参见achip. faud .de。

图1。采用电子束光刻和电感耦合等离子体反应离子刻蚀(ICP-RIE)技术制备的两级硅加速器器件。

这篇文章摘自最新一期的
进程新闻2020