《面向LPP-EUV光源优化的脉冲激光-锡靶相互作用全过程数值模拟方法研究》

大功率极紫外光源作为先进制程光刻机的核心，是制约我国半导体产业走向完全自主可控的核心瓶颈。大功率LPP极紫外光源作为极端条件物理现象的典型应用，其工作过程涉及脉冲激光吸收、液态锡靶冲击变形、高温高密度等离子体膨胀及辐射输运等复杂非平衡物理过程，传统的经验试错法难以解决大功率极紫外光源在能量转化效率优化与碎片控制方面的参数优化问题，必须依赖于对基础理论的深度挖掘和应用，实现从“黑盒试验”到“正向设计”研发范式转型。 本项目在底层算法与多物理场耦合模拟系统上全方位对标国际先进研发机构的研究水平。项目依托团队在等离子体物理、气体放电与数值模拟领域的长期技术积累，已掌握激光-物质相互作用、流体动力学模拟及辐射输运计算等核心理论基础，并具备相关算法开发经验。针对脉冲激光与锡靶相互作用的复杂非平衡态演化过程，项目开发的高精度等离子体仿真计算框架，能够精准重构从凝聚态锡靶相变、激波传播到高温高密度等离子体膨胀的全时空瞬态图像。项目产出的高精度非平衡辐射流体动力学算法和精细能级结构的原子物理模型，能够实现锡离子辐射光谱特性的精细解析，直接支撑极紫外光源的性能优化。

本项目瞄准LPP-EUV光源核心物理过程的理论机制与数值模拟，致力于攻克底层计算技术瓶颈并开发光源正向设计工具。具体将分阶段解决三项关键问题：

1. 01

   攻克激光吸收、液态锡靶冲击变形、高温高密度等离子体膨胀及辐射输运等关键过程的高精度仿真建模难题，集成精细能级原子结构物理模型与高精度非平衡辐射流体动力学算法，自主研发一套具备自主知识产权的LPP-EUV光源辅助设计仿真系统，打破国外在高端等离子体工业仿真软件领域的长期垄断，实现对辐射强度与碎片动力学过程的准确定量预测。

2. 02

   厘清CO2激光与锡靶相互作用过程中涉及的复杂微观物理过程，从底层原理出发掌握驱动激光脉冲参数、锡靶参数等关键输入量与能量转化效率、极紫外输出功率等设计目标的关联机制；

3. 03

   形成一套可直接指导大功率极紫外光源研发的物理模型与设计规范，为我国先进制程光刻光源从原理样机向工程化产品的跨越提供理论指南。 物理学、等离子体物理、计算物理与数值模拟、高性能计算、光学工程与激光技术等