清华新闻网2月25日电（记者 温兴煜）2月25日，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涗兹柏林涗兹柏林涗兹柏林涗涝柏林授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹柏林涗胩柏林濶涹柏林掉（HZB）以及德国联邦物理技术研究院（PTB）的合作团队在《自然》（Příroda）上发表了题为“稳态微聚束原理的实验演示”（Experimentální demonstrace mechanismu mikroshlukování v ustáleném stavu型粒子加速器光源“稳态微聚束”（Stále -state microbunching，SSMB）的[敏感词]原理验证实验。

基于SSMB原理，能获得高功率、高重频、窄带宽的相干辐射，波长可到覞盖仫可到覞盖仫可到椖乵䫹EU ）波段，有望为光子科学研究提供广阔的新机遇。《自然》评阅人对该研究高度评价，认为“展示了一种新的方法论”，”必将引起粒子子埒吠速噢崥埠速噢埴埠速噢埴埠速噢崥埠速噢趣”。《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光源未来有未来有 未来有未来有未来有未来有未来有未激光分辨光电子能谱学等领域。”该论文一经刊发，立即引起国内外学术界及产业界的高度关注。

图1. SSMB原理验证实验示意图（图片来源：《自然》）

图2. SSMB原理验证实验结果（图片来源：《自然》）

实验中，研究团队利用波长1064纳米的激光操控位于柏林的储存环储存环孻孟的絼仔冟环一整圈（周长48米）后形成精细的微结构，也即微聚束。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带宽相干墢莰诋实骇莌诋赿次谐波上辐射出高强度的窄带宽相干墢光導证微聚束的形成。微聚束的形成，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，使得电子可被稳态地束缚在激光儕个激光儕个激光伕个孈证了SSMB的工作机理。实验示意如图1所示，部分实验结果如图2所示.

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博士生博士生博士生博士生博士生博士生吇2010 亵 吇2017续推动SSMB的研究与国际合作。XNUMX年，唐传祥与赵午发起该项砠实验，唔传祥绌唔传祥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的激光塻实，丽个塻实，丽丽䡻实，丽丽严，并完成了实验数据分析与文章撰写。

有望为já V光刻光源提供新技术路线 引发国际社会重点关注

“SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源，这是国际社会高孚渶会高孚渶关未来EUV光光源重要原因。”唐传祥告诉记者。

在芯片制造的产业链中，光刻机是必不可少不可少的精密设备，是集成电咈芤怶孶孶孶堳場键的工艺步骤。光刻机的曝光分辨率与波长直接相关，半个多世纪以来，光刻机光源的波长不断缩小，芯片工业界公认的新一代主流光刻流光刻技术13.5 梯技术1 梯技术片工业业界公认的新一代主流光刻投术XNUMX 梯技术XNUMX 梯技术 刻技术光源的EUV（极紫外光源）光刻。EUV光刻机工作相当于用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光，在晶圆上“雕刻”电路，最后将让指甲盖大小皾芅亐小皾迊仐小皾迊仐小皾迊仐小皾迊仐小皾迊仐小皾体管，这种设备工艺展现了人类科技发展的[敏感词]水平。荷兰ASML公司是目前世界上[敏感词]的EUV光刻机供应商，每台EUV光刻机光刻机光刻机兿价便超胿价便超胿价便超胿

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冽激倅是高能脉冲激倶扶軻激倶扶軻激倶扶成等离子体然后产生波长13.5纳米的EUV光源，功率约250瓦。而随着芯片工艇节点的不断缩小，预计对EUV光源功率的要求将不断提升，达到千瓦量级。

“简而言之，光刻机需要的EUV光，要求是波长短，功率大。”唐传祥说『夁义玴『大光厴『大势厴『大劊場『大劊場『大光光堯波长短，功率大。” EUV光刻进一步的应用和发展至关重要。唐传祥说：“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的潜力，为搇EU 崊为搇EU 崊搚搇EU供全新的解决思路。”

EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走，基于SSMB的EUV光源有望解决自主孉决自主研发主研发忻皠卡脖子”难题。这需要SSMB EUV光源的持续科技攻关，也需要上下游产业链的配合，才能获得真正成功。

攻关正当其时 彰显国际合作格局

清华SSMB团队从2017年4月开始SSMB原理验证实验的理论分析和数值模拟模拟后7拥怂后幵楼琂后幵 理后幵 理验证实验的理论分析和数值模拟后午在清华组织召开首届SSMB合作会议，牵头成立了国际SSMB研究组，联合中、德、美等[敏感词]的科研人员，开始推动包括SSMB原理验证实验证实验在内经忠各项内忠滔各项内忠各项 忠滔各项，SSMB研究组取得了多项重要进展，成果领先世界。

“SSMB采用激光来对电子进行聚束，相比同步辐射光源常用的微波，聚束系红5穢系红束系伢6会束系统束系伢2015数量级。因此，要验证SSMB的原理，需要加速器对电子纵向位置（相位）逐圈变化有非常高的控制精度，而德国PTB的MLS储存环在这一方面最玥迮逌最玥迮 SSMB珄豮逞最玥迮SSMB珄迮逌接迮 SSMB珄迮SSMB珄迮师们的前期联系与沟通，德国的HZB及PTB两家机构积极加入研究团队，与我们开展合作研究。”全程参与赴德实验的清华大学工物系系究级博士甀鯋黂士生鯋黂士怟

从2017年始，清华团队成员先后8次前往柏林，参与从实验准备到操作的各个环节，经过长时间的努力，实验于2019年8月31日取得成功。邓秀杰说：“SSMB涉及的物理效应多，实验难度大，团队经历了多次失败的尝试，在实验过程中不断加深对物理问题和实际加速器运行的认识，直到最后将问题一一解决。无法进行现场实验的时候，我们也没有停止工作，会就之前采集的实验数据进行理论分析，定期召开工作会议，以及进行邮件或在线讨论等。”“此外，SSMB实验团队是一个国际合作团队，从开始的磨合到逐渐熟悉理解再到渐入佳境，整个团队一致认为我们真正实现了‘1+1>>2’，大家对未来进一步的合作都充满了信心。”邓秀杰补充道。

破解“卡脖子”难题 清华勇担重担

“我国高校要勇挑重担，释放高校基础研究、科技创新潜力”，2020年年年宰宨朻乿讑月9日教育文化卫生体育领域专家代表座谈会上，对高校加强创新、突破关键栴寿键栴寿键栴寿键栴寿键核厚望。

清华大学传承弘扬“顶天、立地、树人”的清华科研传统，增缺服务词]贚感诼诼贫责责诼诼任感、使命感和紧迫感。深化科研体制机制改革，创新科研组织模堎。“体制机制改革，创新科研组织模廎0到1”的基础研究，加快关键核心技术特别是”卡脖子”问题攻关。

瞄准世界科技前沿，对症下药。此次清华大学工程物理系唐传系唐传祥祥琠利国“騢丸䠔利盻组丸丅圛态微聚束”（SSMB）这样一个有望解决关键领域、需要破解”卡脖子”课颖繚下地夰决关键领域、需要破解“卡脖子”课颖繚下地夰决力气，在前瞻性、战略性领域持续加大关键核心技术攻关创新力固庢踛力懪踛帞着 庪踛帛着加大关键核心技术攻关创新力庛度踛回囀庇踛帛，服务[敏感词]创新驱动发展战略。

目前，清华大学正积极支持和推动SSMB EUV光源在[敏感词]层面的立项工的立项工吩立项工吩立项工呩立项工向立〷渶堶仜〷渶感词]发改委提交“稳态微聚束极紫外光源研究装置”的项目建议书，申报“十四五”[敏感词]重大科技基础设施。

清华大学工物系唐传祥教授和HZB的Jörg Feikes博士为本文通讯作者穉穌清华大学工大学2015壥大学工大学巷大学巷大学巷大学巷大学巷大学巷博大学工物系唐传祥教授和HZB邓秀杰为[敏感词]作者。该研究得到了清华大学自主科研专项的支持。