High spatial resolution ZnO scintillator for an in situ imaging device in EUV region

EUV領域におけるその場計測のための高空間分解ZnOシンチレータ

有田 廉*; 中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; Empizo, M.*; 堀 達広*; 福田 一仁*; 南 佑輝*; 猿倉 信彦*; 圓山 桃子; 錦野 将元; 福田 承生*

Arita, Ren*; Nakazato, Tomoharu*; Shimizu, Toshihiko*; Yamanoi, Kohei*; Empizo, M.*; Hori, Tatsuhiro*; Fukuda, Kazuhito*; Minami, Yuki*; Sarukura, Nobuhiko*; Maruyama, Momoko; Nishikino, Masaharu; Fukuda, Tsuguo*

EUV励起によるZnO結晶の発光パターンのシングルショットイメージを計測した。EUVビームの集光点にZnOを置いたときの発光パターンのサイズは横5.0m、縦4.7mであり、これはEUVレーザーのスポットサイズ1m、発光観測用拡大光学系(シュワルツシルトミラーとレンズ)の分解能4mよりも大きい。我々はZnOの実効的な発光寿命からエキシトンの拡散長を見積もった。発光寿命は励起密度に依存してエキシトンーエキシトン衝突による消光により短くなっている。我々の結果からは、空間分解能を改善するためにより短寿命のZnOが望ましいことが示唆された。

A single shot image of a ZnO crystal excited by the EUV laser of Kansai Photon Science Institute was captured. The evaluated EUV beam waist radii from the ZnO emission pattern along the horizontal and vertical axes are 5.0 and 4.7m, respectively. The expected focal spot size of EUV laser and the spatial resolution of the magnifier (including the Schwarzschild objectives and lenses) are however 1 and 4m, respectively. The discrepancy on the spatial resolutions is attributed to exciton diffusion. We estimated the ZnO exciton diffusion length from the effective decay time which is shortened by exciton-exciton collision quenching and which is dependence on excitation energy density. Our results indicate that the short lifetime of ZnO is required to improve the spatial resolution.