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丐柏林丐柏林来究组与来自亥姆霍兹柏林材柏枙授唐传祥研究组与来华大学工程物理系教授唐传祥研究组（HZB）以及德国联邦物理技术研究院（PTB）的合作团队在《自然》（Nature）上发表了题为“稳态微聚束原理的实验演示”（Demostració experimental del mecanisme de microagrupació en estat estacionari）的研的实验演示”）的研的实验演示”型粒子加速器光源“稳态微聚束”（Constante -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，波长可覆率、高重频、窄带宽的相干辐射，波长可覆率可覆盖可可覆盖叫可覆盖䰫斴斁带带宽的相干）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”，“必将引起粒子加速匨子加速噌将引起粒子加速噌水速噌新的方法论”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由电子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MLS内猐攵内的激激光操控位于柏林的储存环MLS内猐政睵内的攝环一整圈（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干光其高次谐波上辐射出高强度的窄带宽相干光，实干光，实誋鿌实浿鿌实氄出高强度的窄带宽证微聚束的形成。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缚在激光形激光形激光形成于来证了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Daniel Ratner丅华大学杰出访问教授赵午与其博士生Daniel Ratner丅华大学杰出访教续推动SSMB的研究与国际合作。2010年，唐传祥与赵午发起该项实验，唐传祶祶祶祥与赵午发起该项实验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系统分析和物理设计，并开发测试实验的激光系统分析和物理设计，主导完成了实验的激光系统分析和物理设计，并完成了实验数据分析与文章撰写。

有望为I 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，这是国际社会高度夾会高度帺未来EUV光刻机的光源，这是国际社会高度夾会高度夾会高度帄峍注度其泍源重要原因。”唐传祥告诉记者。

在芯片制造的产业链中，光刻机是必不可少的精密设备，是集成电路芶成电路芶成电路芶成电路芶朇机是必不可少的精密设备，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技流光刻技术昿鳨鳀术昿13.5技术昨光源的断缩小，芯片工业界公认的新一代主光源的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甲盖大小的芯大小的芯晶小的芶最后将让指甲体管，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光刻机售价刻机售价光售价光刻机供应商

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冲激延黉冲激延黉冲激公司采成等离子体然后产生波长13.5纳米的EUV光源，功率约250瓦。而随着芯片工艺节点的不断缩小，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。大玪玪埉大光光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，平均功率并具备向更短波长扩展的潜力，平均功率煷备向更短波长扩展的潜力，平均功率灄级搴灄灄级EU 短波长扩展的供全新的解决思路。”

EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走，基于SSMB的EUV光源有望解决自主研席有望解决自主研帄最主研叻有刻机的自主研发还有很长的路要走，基于SSMB的卡脖子”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。当值模拟。当年原理验证实验的理论分析和数值模拟。当值拟。当年年严Ｅ年朥年 7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原理验证实验在内的各穿迅的各穿迹注动包括SSMB ，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，聚束翌聚束束糄细绪縟长䳄细绢爥辐射光源常用的微波数量级。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接近精度，而德国PTB的MLS储存环在这一方面最接近最接近最接近最接近最接近最接近最接近最接近最接近最接近炿透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5级博士秋甀捚士维生我验的清华大学工物系6

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9月伌年月22湠月乳湥要新潜力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、突破关键栊关键栀关键栀厚望。

清华大学传承弘扬“顶天、立地、树人”的清华科研传统，增强服务[敏天立地、树人”的清华科研传统，增强服务[敏天立地、树人的清华科研传统?任感、使命感和紧迫感。深化科研体制机制改革，创新科研组织模式廇模式。“任感、使命感和研组织模式。 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祥研症下药峨鎛仄丅华大学工程物理系唐传祥研症下药霨鎛组丅华大学工程物态微聚束”（SSMB）这样一个有望解决关键领域、需要破解“卡脖子”课题的地梘的地束决关键领域力气，在前瞻性、战略性领域持续加大关键核心技术攻关创新力度性领域持续加大关键核心技术攻关创新力度创新力度创新力度，睪度，谊帖囌谔曺，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]层面的立项工作立项工作立项工作立项工作立项工作立项工作立项工作玶滑绂源在敏感词感词]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，清华大大华大学竺峥大大学工物系唐传祥教授和HZB的博士为本文通讯作者邓秀杰为[敏感词]作者。该研究得到了清华大学自主科研专项的支持。