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随着半导体产业的发展，芯片集成度得到了大幅度提升，对于制备芯片至关重要的光刻技术也需要进一步提高。未来最有发展前景的光刻技术为极紫外光刻技术，可实现7nm及以下的特征尺寸。基于液滴靶的激光等离子体凭借其高转化率和低碎屑的优势成为最有潜力产生13.5nm极紫外光源的方式。然而，要将极紫外光源应用于工业生产中，还需进一步提高极紫外光的辐射效率，减少等离子体碎屑的产量。而这两个方面均与激光等离子体的物理特性密切相关，因此，本文以水滴为靶材，基于激光与液滴的同步作用系统，开展脉冲激光诱导液滴等离子体特性的研究。本文的主要内容如下：
(1)基于自制的液滴发生器产生高频液滴。利用CCD和LED搭建了液滴诊断系统，检测了液滴的运动情况及其稳定性。结果表明液滴直径约为187μm，平均间距约为671μm，喷射速度约为19m/s，且在一段时间内液滴的中心位置和液滴间距几乎保持不变。随后基于激光-光电二极管等装置搭建了Nd:YAG激光与液滴作用的时空同步系统，确保了激光脉冲能够准确作用液滴靶，为后续开展激光等离子体特性的研究打下坚实的基础。
(2)基于直接成像法研究了激光诱导液滴等离子体的羽辉膨胀特性，分析计算了不同激光功率密度下液滴等离子体的羽辉强度、羽辉膨胀距离、羽辉中心位移及羽辉形态随时间的演化。结果表明随着激光能量的增加，等离子体辐射强度逐渐增强，羽辉膨胀距离逐渐增大。100ns内等离子体的膨胀变化近似为线性膨胀，100ns后膨胀速度趋于零，等离子体逐渐消散。
(3)基于阴影法观察了激光诱导液滴产生的冲击波及中性团簇随时间的演化，分析计算了冲击波膨胀距离随时间的变化及膨胀速度。结果表明激光作用液滴产生了中性团簇和冲击波，冲击波的膨胀半径随时间线性增长。当激光功率密度为2.41×1011W/cm2时，冲击波的膨胀速度约为90m/s。
(4)基于自制的朗缪尔探针诊断了液滴等离子体的电子密度和电子温度，分析了不同时刻下探针的伏安特性曲线，利用离子饱和区的探针电流计算了液滴等离子的电子密度，对过渡区进行线性拟合获得了液滴等离子体的电子温度。结果表明随着激光能量的增加，液滴等离子体的电子密度和电子温度逐渐增大。在等离子体形成的2μs内，等离子体的电子密度先增加后减小，在0.75μs时达到峰值。等离子体的电子温度随时间的增加缓慢下降。当激光功率密度为2.41×1011W/cm2时，液滴等离子体电子密度的最大值约为6×1012cm-3，电子温度的最大值约为13eV。
(1)基于自制的液滴发生器产生高频液滴。利用CCD和LED搭建了液滴诊断系统，检测了液滴的运动情况及其稳定性。结果表明液滴直径约为187μm，平均间距约为671μm，喷射速度约为19m/s，且在一段时间内液滴的中心位置和液滴间距几乎保持不变。随后基于激光-光电二极管等装置搭建了Nd:YAG激光与液滴作用的时空同步系统，确保了激光脉冲能够准确作用液滴靶，为后续开展激光等离子体特性的研究打下坚实的基础。
(2)基于直接成像法研究了激光诱导液滴等离子体的羽辉膨胀特性，分析计算了不同激光功率密度下液滴等离子体的羽辉强度、羽辉膨胀距离、羽辉中心位移及羽辉形态随时间的演化。结果表明随着激光能量的增加，等离子体辐射强度逐渐增强，羽辉膨胀距离逐渐增大。100ns内等离子体的膨胀变化近似为线性膨胀，100ns后膨胀速度趋于零，等离子体逐渐消散。
(3)基于阴影法观察了激光诱导液滴产生的冲击波及中性团簇随时间的演化，分析计算了冲击波膨胀距离随时间的变化及膨胀速度。结果表明激光作用液滴产生了中性团簇和冲击波，冲击波的膨胀半径随时间线性增长。当激光功率密度为2.41×1011W/cm2时，冲击波的膨胀速度约为90m/s。
(4)基于自制的朗缪尔探针诊断了液滴等离子体的电子密度和电子温度，分析了不同时刻下探针的伏安特性曲线，利用离子饱和区的探针电流计算了液滴等离子的电子密度，对过渡区进行线性拟合获得了液滴等离子体的电子温度。结果表明随着激光能量的增加，液滴等离子体的电子密度和电子温度逐渐增大。在等离子体形成的2μs内，等离子体的电子密度先增加后减小，在0.75μs时达到峰值。等离子体的电子温度随时间的增加缓慢下降。当激光功率密度为2.41×1011W/cm2时，液滴等离子体电子密度的最大值约为6×1012cm-3，电子温度的最大值约为13eV。