Mo/Si软X射线多层膜的界面粗糙度研究

 用磁控溅射法分别制备了以Mo膜层和Si膜层为顶层的Mo/Si多层膜系列, 利用小角X射线衍射确定了各多层膜的周期厚度。以不同周期数的Mo/Si多层膜的新鲜表面近似等同于同一多层膜的内界面，通过原子力显微镜研究了多层膜界面粗糙度随膜层数的变化规律。并在国家同步辐射实验室测量了各多层膜的软X射线反射率。研究表明：随着膜层数的增加，Mo膜层和Si膜层的界面粗糙度先减小后增加然后再减小，多层膜的峰值反射率先增加后减小。     

Pd2Si的生成对Pd/Si多层膜衍射性能的影响

本文研究了Pd₂Si的生成对周期性Pd/Si多层膜X射线衍射性能的影响。X射线衍射强度的测量数据表明Pd₂Si的生成对长周期多层膜的衍射强度影响不大,但对短周期多层膜衍射强度的影响较大。在引入折射率修正后,我们不仅用单个峰的位置计算了多层膜的周期,而且还用了以两个峰的位置联立消去折射率修正的方法计算了多层膜的周期,前者的误差大于后者。模拟计算的结果说明:均匀Pd₂Si层的生成不足以解释Pd/Si多层膜衍射强度随退火温度的变化,界面的平整化或粗糙化是影响衍射强度的另一个要素。 关键词：     

入射光单色性与界面粗糙度对多层膜反射性能的不同影响

多层膜界面粗糙度、入射光单色性对软X射线多层膜实际反射率均有影响。利用数学卷积积分,理论上推导出一个在入射光不同单色性下精确计算多层膜反射率的公式。利用给出的理论计算公式,简要分析了入射光不同单色性、不同界面粗糙度对Mo/Si多层膜反射率的影响。理论分析发现这两种因素对Mo/Si多层膜反射率影响完全不同:入射光低的单色性不但极大降低Mo/Si多层膜峰值反射率,而且使反射曲线的半峰全宽增加;而界面粗糙度是降低Mo/Si多层膜反射曲线上各点对应值,基本不改变Mo/Si反射曲线的半峰全宽,不改变反射曲线的形状。说明这两个因素在软X射线的长波段对多层膜反射性能的影响不同。     

Co/W双层膜的结构和磁各向异性研究

用直流磁控溅射的方法制备了3个系列含有不同厚度的Co/W的双层膜. 用铁磁共振和振动样品磁强计测量了Co/W双层膜的磁学性质. 用镜面X射线反射和高角X射线衍射表征了样品的结构. Co层的饱和磁化强度随厚度的增加而增大但比六角结构块材Co的饱和磁化强度小. 大的界面粗糙度和核磁共振宽度表明Co/W薄膜中不均匀的Co/W层.     

薄膜、多层膜和一维超点阵材料的X射线分析新进展

Ｘ射线散射和衍射对于厚度为几个原子层到几十微米的薄膜材料是灵敏的。一般而言,Ｘ射线方法是非破坏性的,其中不要求样品制备,它们提供恰如其分的技术路线,以获得薄膜材料的结构等信息;分析能对从完整单晶膜和多晶膜到非晶膜的所有材料进行。本文评述了用Ｘ射线方法表征和研究这类薄膜材料的新进展。全文包括引论、常用的Ｘ射线方法、原子尺度薄膜的研究、工程薄膜和多层膜的研究、一维超点阵结构研究、超点阵界面粗糙度的Ｘ射线散射理论、不完整性和应变的衍射空间图或倒易空间图研究七个部分     

薄膜、多层膜和一维超点阵材料的X射线分析新进展

Ｘ射线散射和衍射对于厚度为几个原子层到几十微米的薄膜材料是灵敏的。一般而言,Ｘ射线方法是非破坏性的,其中不要求样品制备,它们提供恰如其分的技术路线,以获得薄膜材料的结构等信息;分析能对从完整单晶膜和多晶膜到非晶膜的所有材料进行。本文评述了用Ｘ射线方法表征和研究这类薄膜材料的新进展。全文包括引论、常用的Ｘ射线方法、原子尺度薄膜的研究、工程薄膜和多层膜的研究、一维超点阵结构研究、超点阵界面粗糙度的Ｘ射线散射理论、不完整性和应变的衍射空间图或倒易空间图研究七个部分     

用不同的Mo靶溅射功率制备Mo/Si多层膜

 用磁控溅射法制备了周期厚度和周期数均相同的Mo/Si多层膜，用原子力显微镜和小角X射线衍射分别研究了Mo靶溅射功率不相同时，Mo/Si多层膜表面形貌和晶相的变化。随后在国家同步辐射实验室测量了Mo/Si多层膜的软X射线反射率。研究发现，随着Mo靶溅射功率的增大，Mo/Si多层膜的表面粗糙度增加，Mo的特征X射线衍射峰也增强，Mo/Si多层膜的软X射线峰值反射率先增大后减小。     

软X射线多层膜反射式偏振光学元件设计

叙述了软X射线波段反射式多层膜起偏器和检偏器的设计原则和设计方法,计算了不同波段软X射线反射式多层膜起偏器和检偏器的性能,讨论了多层膜制作过程中,表界面误差(表面粗糙度和扩散)对起偏器和检偏器性能的影响,探讨了光谱分辨率对偏振元件测试过程的影响,这些设计、计算和分析为制作实用软X射线多层膜偏振光学元件提供了理论基础。     

AlGaAs/GaAs波导薄膜X射线双晶衍射研究

本文应用X射线双晶衍射研究AlGaAs/GaAs波导结构薄膜。结合实验结果,应用X射线衍射动力学理论。计算衬底和多层膜的反射强度,得到样品的真实结构。分析影响薄膜双晶衍射摇摆曲线的若干因素。 关键词：     

宽角度X射线超反射镜的设计

阐述了一种新的X射线超反射镜的设计方法.该方法将Frensnel反射系数公式和单纯形调优法相结合,可以设计出满足不同要求的X射线超反射镜.依据周期多层膜确定膜层数,给出了一种确定超反射镜膜层数的方法.设计了在铜(Cu)的Kα线下,具有不同掠入射角宽度的多种钨(W)/碳(C)超反射镜.设计中考虑了多层膜结构的界面粗糙度和相互扩散对多层膜反射性能的影响,并做了模拟计算.实验结果表明:用这种方法设计X射线超反射镜优于现有的其他方法.     

溅射气压对X射线多层膜反射率的影响

本文在不同的溅射气压的情况下制备了具有相同结构参量的Mo/Si多层膜,测出了其对应的小角度X衍射曲线,在北京同步辐射实验室测量了多层膜的软X射线反射率.小角X射线衍射谱表明:随着溅射气压升高,多层膜的小角X射线衍射曲线的高次峰的峰高急剧变小,半峰宽变大.反射率测量结果也表明:多层膜的X射线反射率随溅射气压的升高而急剧降低.     

Interface roughness, surface roughness and soft X-ray reflectivity of Mo/Si multilayers with different layer number

A series of Mo/Si multilayers with the same periodic length and different periodic number were prepared by magnetron sputtering, whose top layers were respectively Mo layer and Si layer. Periodic length and interface roughness of Mo/Si multilayers were determined by small angle X-ray diffraction (SAXRD).Surface roughness change curve of Mo/Si multilayer with increasing layer number was studied by atomic force microscope (AFM). Soft X-ray reflectivity of Mo/Si multilayers was measured in National Synchrotron Radiation Laboratory (NSRL). Theoretical and experimental results show that the soft X-ray reflectivity of Mo/Si multilayer is mainly determined by periodic number and interface roughness, surface roughness has little effect on reflectivity.     

Mo/Si多层膜小角X射线衍射结构表征

为了实现对Mo/Si多层膜的结构表征,测量了多层膜样品的小角X射线衍射谱。介绍了小角X射线衍射谱的分析方法,包括Bragg峰值拟合法,傅里叶变换法,反射谱拟合法。Bragg峰值拟合法和反射谱拟合法得到多层膜的周期厚度为7.09nm,两种模型的反射谱拟合法得到界面的粗糙度(扩散长度)为0.40～0.41nm(Si在Mo上),0.52～0.70nm(Mo在Si上),前者要比后者小,这与透射电镜法(TEM)得到的结果0.40nm(Si在Mo上),0.6～0.65nm(Mo在Si上)是一致的。通过基于扩散模型的反射谱拟合法得到的折射率剖面也与由高倍率透射电镜(HRTEM)积分得到的灰度值剖面在趋势上是一致的。通过X射线衍射谱和TEM图像对Mo/Si多层膜进行综合表征,得到了多层膜的精细结构信息,这对多层膜制备工艺的优化具有十分重要的意义。     

Influence of Transited Layer of Multilayer on X-ray Diffraction Intensity and Calculation of the Thickness

1 IntroductionThe study of the roughness of multilayers has been widely reported, the roughnesswas considered as a Debye factor and detedrined by fitting the theoretical reflectivitywith the measured reflectivityL'--']. HOwever, the practical interfacial structUre oftenincludeS the roughness and the diffuse layer, both Of which have the different influenceon the X-my reflectivity, separately. So it is not very reaSOnable only consider theroUghness of the interface as a Debye factor.We kno…     

Influence of Transited Layer of Multilayer on X-ray Diffraction Intensity and Calculation of the Thickness

This paper integrates the roughness with the diffuse layer as a transited layer factor for study of influence of the practical interface on the X-ray diffraction intensity of multilayer. By the study of a simple model of transited layer presented in this paper, it is given a formula to describe the quantitative relation of the transited layer with the X-ray diffraction intensity. The calculated thickness of transited layer of Mo/Si multilayer is given, which is consisted with the values measured with the high resolution microscopy.     

光栅光谱仪波长校准算法研究

使用正弦曲线拟合进行波长校准时,根据不同的待定系数选择方法,提出三种校准算法.最优算法选定四个待定系数,其中两个线性系数使用最小二乘法计算,而两个非线性系数使用最优化原理求得.线性算法只选定两个线性系数为待定量,而非线性系数为确定值.简化算法仅选定一个线性系数为待定量,其余三个系数为确定值.实测数据表明,线性算法拟合准确度接近最优解,计算复杂度低,是一种最适合于光栅光谱仪波长校准的算法.     

软X射线Mo/Si多层膜反射率拟合分析

由于多层膜的表界面粗糙度和材料之间的相互扩散等因素，导致多层膜的实际反射率小于理论计算的反射率，因此，多层膜结构参量的确定对镀膜工艺参量的标定具有重要意义。由于描述单个非理想粗糙界面散射的Stearns法适用于软X射线短波段区域，采用它的数学模型来描述软X射线多层膜的粗糙度，利用最小二乘法曲线拟合法对同步辐射测得的Mo／Si多层膜的反射率曲线进行拟合，得到了非常好的拟合结果，从而确定了多层膜结构参量，同时分析了多层膜周期厚度，厚度比率，界面宽度以及仪器光谱分辨率对多层膜反射特性的影响，这些工作都为镀膜工艺改进提供了一定的理论依据。     

Co/C and W/Si multilayers deposited by ion-beam sputtering for the soft X-ray range

We deposited Co/C multilayer mirrors for a wavelength of 4.77 nm and W/Si multilayer mirrors for a wavelength of 1.77 nm by use of ion-beam sputtering. The small-angle diffraction spectrum was used to analyze the structure of the multilayers. With a combination of the experimental diffraction spectra and Apeles’ theory for calculation of the interfacial roughnesses of the multilayers, the interfacial roughnesses of Co/C and W/Si are 0.80 nm and 0.60 nm, respectively, which are lower than that of the substrate. The reflectivity of the Co/C multilayer is measured to be about 20% and that of the W/Si multilayer about 1% at the grazing incidence angle of about 12°. Received: 30 May 2000 / Accepted: 1 August 2000 / Published online: 11 February 2002