Potentialités des sources à 10 eV

Abstract

Résumé : Les potentialités de sources cohérentes à 10 eV, obtenues par mélange de kéquences à quatre ondes dans un gaz rare (Xe, Kr) ou dans une vapeur de mercure à température ambiante sont présentées et discutées.Comparativement aux sources obtenues par troisième harmonique dans les gaz rares (Xe 118 nm et Kr 122 nm), la source au mercure à 125 nm est particulièrement intense (effet de double résonance sur la susceptibilité non linéaire) avec des impulsions d'environ 10 uJ d'une durée de 6 ns à la cadence de 10 Hz. D'une excellente stabilité, elle est, en outre, très s h p l e dans la config&ation qui est actuellement développée en collaboration avec Thomson CSF ~a s e r / B.M.Industries et avec le soutien spécifique de la cellule des Ressources Technoiogiques du CNRS. INTERET DES PHOTONS W V (e 10 eV)La région de l'ultraviolet lointain autour de 10 eV concerne un vaste champ d'applications car, à cette énergie, les photons interagissent efficacement avec la matière qu'elle soit sous forme gazeuse, liquide ou solide. Ainsi, l'excitation autour de 10 eV permet d'atteindre différents états électroniques de petites molécules telles que Hz, 02, CO, CO2 dont le rôle est prépondérant pour la physico-chimie de l'atmosphère ou des milieux interstellaire. La fenêtre « Lyman cc. >) (à 121.6 nm) qui correspond à un très faible coefficient d'absorption de O2 (0.3 cm-'), est bien connue des astrophysiciens [l]. Par contre, à la longueur d'onde du laser Fz (157 nm) le coefficient d'absorption élevé de 0 2 (= 175 cm-') rend nécessaire l'utilisation d'un pompage.Les applications fondamentales pouvant bénéficier d'une source laser pulsée autour de 10 eV sont nombreuses : spectroscopie à haute résolution [2], spectroscopie résolue en temps [3-41, photodissociation des molécules organiques [5-61, photoionisation à un photon [7-81, spectroscopie de photoélectron [9]. Pour transformer des matériaux (semi-conducteurs, cristaux, polymères ...) l'utilisation de rayonnement VUV est maintenant largement reconnue (large coefficient d'absorption, effet de surface, excitation électronique). En particulier, des processus réactifs très efficaces peuvent être initiés au point de focalisation du laser (avec des densités d'énergie pouvant atteindre les ~/ c m~) avec une résolution submicronique (limite imposée par la diffraction). Ainsi, l'intérêt d'une excitation VUV pour la photogravure du silicium en présence de XeF2 est prouvé par des résultats récents obtenus avec le rayonnement 3 synchrotron [IO-1 11. L'efficacité de la photogravure est multipliée par un facteur 10 en passant de 200 nm à 120 nm. Par ailleurs, un motif peut être gravé en surface avec une précision axiale sub-nanométrique (profondeur de pénétration du rayonnement VUV < 1 nm). Enfin, notons que la combinaison de faisceaux VUV + UV, en coïncidence ou décalés dans le temps, peut améliorer considérablement la gravure en vitesse et en qualité [ 12-131. Ainsi la région spectrale de l'ultraviolet du vide (VUV : 105<h<190 nm) concerne un champ d'études très variées qui peut main...