50～11O nm波段高反射率多层膜的设计与制备

阐述了50～110 nm强吸收波段亚四分之一波长多层膜的设计方法.这种膜系是由强吸收材料叠加而成,每层膜光学厚度小于四分之一个波长.与常规周期多层膜相比,这种膜系更适用于提高强吸收波段的反射率.利用该方法设计了50 nm处高反射多层膜,并以此为初始条件通过Levenberg-Marquart优化方法完成了50～110 nm强吸收波段宽带高反射率Si/W/Co多层膜的设计,其平均反射率达到45%.采用直流磁控溅射方法制备了Si/W/Co多层膜,用X射线衍射仪(XRD)对膜层结构进行了测试,测试结果表明制作出的多层膜结构与设计结构基本相符.     

磁控溅射制备极紫外高反射率多层膜应力研究

为制备硼边附近6.7 nm波长的极紫外高反射率多层膜反射镜,研究了Mo_2C/B_4C,Mo/B_4C周期多层膜,重点解决薄膜应力难题。采用直流磁控溅射技术制备了膜层厚度为30 nm的Mo,Mo_2C,B_4C,单层膜,周期厚度为3.5 nm,30对的Mo_2C/B_4C,Mo/B_4C周期多层膜。利用台阶仪测试了镀膜前后基底面形,计算并比较了不同薄膜样品的应力值。结果表明Mo_2C/B_4C多层膜压应力要远小于Mo/B_4C多层膜,且成膜质量与Mo/B_4C相当。因此Mo_2C/B_4C是应用于6.7 nm反射镜较好的多层膜材料组合。     

磁控溅射制备极紫外高反射率多层膜应力研究

为制备硼边附近6.7 nm波长的极紫外高反射率多层膜反射镜,研究了Mo2C/B4C,Mo/B4C周期多层膜,重点解决薄膜应力难题。采用直流磁控溅射技术制备了膜层厚度为30 nm的Mo,Mo2C,B4C单层膜,周期厚度为3.5 nm,30对的Mo2C/B4周期多层膜。利用台阶仪测试了镀膜前后基底面形,计算并比较了不同薄膜样品的应力值。结果表明Mo2C/B4C多层膜压应力要远小于Mo/B4C多层膜,且成膜质量与Mo/B4C相当。因此Mo2C/B4C是应用于6.7 nm反射镜较好的多层膜材料组合。C,Mo/B4C     

极紫外多层膜制备工艺研究

介绍了用平面磁控溅射方法制备极紫外多层膜的研究工作。围绕极紫外多层膜技术 ,重点探讨了多层膜膜厚定标和工艺过程对多层膜结构和内部成分的影响。为深入研究多层膜制备工艺指明了方向。     

23.4nm软X射线多层膜反射镜研制

为了满足类氖-锗X射线激光研究的需要,设计制备了23.4 nm软X射线多层膜反射镜.依据多层膜选材原则并考虑材料的物理化学特性选择新的材料Ti与Si组成材料对.设计优化材料多层膜的周期厚度(d),材料比例(Γ),周期数(N),计算出Ti/Si反射率曲线.通过实验优化各种镀膜工艺参数,制备出了23.4 nm的Ti/Si多...     

月基极紫外相机多层膜反射镜

月基极紫外相机用于月球表面对地球等离子体层辐射出的30.4 nm谱线进行成像观测,多层膜反射镜是月基极紫外相机的重要光学元件。根据月基极紫外相机技术参数,选择了B₄C/Mg,B₄C/Mg₂Si,B₄C/Al,B₄C/Si,Mo/Si等材料,对其周期厚度、材料比例、周期数等参数进行优化。计算了以上材料组合在30.4 nm的反射率曲线。考虑到月球环境的特殊性和材料的物理化学性质,从中选择出Mo/Si和B₄C/Si两种组合,利用磁控溅射进行镀制。Mo/Si和B₄C/Si多层膜在30.4 nm反射率分别达到15.3%和22.8%。     

磁控溅射法制备极紫外6.8~11.0 nm波段Mo/B4C横向梯度多层膜

用直流磁控溅射法结合掩模板控制膜厚的方法在Si衬底上制备了工作于6.8~11.0 nm波段的[Mo/B₄C]₆₀横向梯度多层膜。利用X射线掠入射反射测试以及同步辐射反射率测试对梯度多层膜的结构及性能进行了测试。X射线掠入射反射测试结果表明,多层膜周期厚度沿着长轴方向从4.39 nm逐渐增加到7.82 nm,周期厚度平均梯度为0.054 nm/mm。对横向梯度多层膜沿长轴方向每隔5 mm进行了一次同步辐射反射率测试,结果显示,横向梯度多层膜在45°入射角下的反射率约为10%,反射峰的半高全宽介于0.13 nm到0.31 nm之间。     

30.4 nm波长处Mg基多层膜反射镜

太阳光谱中重要的He-Ⅱ谱线(波长30.4 nm)的观测对于研究太阳活动和日地空间环境具有重要意义,实现空间极紫外太阳观测需要采用多层膜作为反射元件.研究了工作在30.4 nm的Mg基多层膜.以反射率最高为评价函数设计了多层膜,采用直流磁控溅射技术制备了SiC/Mg,B4C/Mg和C/Mg多层膜,用X射线衍射仪测量了多层膜的结构.研究表明虽然B4C/Mg多层膜理论反射率最高,但实际制备结果显示,SiC/Mg多层膜的成膜质量最好,反射率最高.同步辐射反射率测量表明:在入射角10°时实测的SiC/Mg多层膜反射率为44.6%.     

帽层对极紫外多层膜反射特性影响分析

介绍了在极紫外波段，利用帽层材料来减少多层膜反射镜因外部环境干扰而造成的反射率降低，使多层膜光学元件能够长时间稳定工作.计算了在139nm波长处Mo/Si极紫外多层膜反射镜在表面镀制不同帽层材料时的理论最大反射率，利用单纯形调优法，对帽层和多层膜的周期厚度进行优化，同时把分层理论用于多层膜帽层优化,可使多层膜的反射率得到进一步提高.分析了在加入帽层前后多层膜外层电场强度的分布变化情况. 关键词： 多层膜 反射率 帽层 极紫外     

高反射率Mo/B4C多层膜设计及制备

运用遗传算法优化设计了Mo/B4C多层膜结构。入射光入射角度取10°时,设计的理想多层膜膜对数为150,周期为3.59 nm,Gamma值（Mo膜厚与周期的比值）为0.41,峰值反射率为33.29%。采用恒功率模式直流磁控溅射方法制作Mo/B4C多层膜。通过在Mo/B4C多层膜与基底之间增加15 nm厚的Cr粘附层,提高多层膜与基底的粘附力。另外,还采用调整多层膜Gamma值的方法减小其内应力,调整后多层膜结构周期为3.59 nm, Mo膜厚1.97 nm, B4C膜厚1.62 nm,峰值反射率26.34％。制备了膜对数为150的Mo/B4C膜并测量了其反射率,在波长7.03 nm处,Mo/B4C多层膜的近正入射反射率为21.0％。最后对测量结果进行了拟合,拟合得到Mo/B4C多层膜的周期为3.60 nm,Gamma值0.60,界面粗糙度为0.30 nm。     

基于遗传算法的30.4 nm多层膜设计

阐述了用遗传算法设计周期和非周期多层膜的原理和实现过程,完成了30.4 nm Mg/SiC周期和非周期多层膜设计,研究了遗传算法中不同种群数和多层膜膜厚取值范围对优化结果的影响.计算发现,种群数的恰当选取是使算法快速达到或逼近最优解的前提,膜厚取值范围的合理选择是提高算法效率的关键.设计得到入射角10°的周期多层膜和15°~22°范围内的宽角多层膜在波长30.4 nm处的反射率依次为56.57%与39.96±0.29%,5°入射的双功能多层膜在波长30.4 nm和58.4 nm处的反射率分别为54.1%和0.1%.结果表明遗传算法也是一种很好的多层膜设计方法.     

8.0 nm反射式偏振膜的设计和制备

讨论了软X射线反射式偏振膜的设计原理和方法,利用设计软件模拟设计了8.0 nm处的Mo/B4C偏振膜.对影响多层膜性能的参量进行了详细的误差分析.利用磁控溅射镀膜机进行了偏振膜的制备研究,X射线小角衍射测量了多层膜的周期厚度,测量数据的拟合结果与设计值吻合很好.     

Mo/Si多层膜表面保护层设计

为提高Mo/Si多层膜的稳定性与使用寿命,通过分析多层膜驻波电场的分布,对表面保护层及多层膜最上层材料的厚度进行优化设计,使优化后的反射率最高.计算表明,一定厚度的表面保护层总对应一个最优的最上层材料厚度.在13.36 nm波长,膜对数为50的Mo/Si多层膜10度入射的理论反射率为74.47%;当添加厚度为2.3 nm的Ru作为表面保护层,对应多层膜最上层Si的优化厚度为3.93 nm,其理论反射率为75.20％.设计结果表明,通过优化设计表面保护层,可以提高多层膜稳定性,改善多层膜性能.     

水窗波段反射式偏振光学元件的设计和制作

水窗波段是软X射线进行生物活细胞显微成像的最佳波段,因此对于水窗波段偏振光学元件的研究有着非常重要的意义。用菲涅耳公式计算出在水窗波段内不同材料组合对应不同波长的最大反射率,模拟分析了多层膜周期和表界面粗糙度对多层膜偏振光学元件性能的影响。用超高真空磁控溅射镀膜设备,制作出2．40nm、3．00nm和4．30nm波长处W／B4C多层膜偏振元件,并用X射线衍射仪对元件的周期厚度进行了测量,得到的测量结果与设计值偏差很小,可以进行实际应用。为水窗波段反射式偏振光学元件的研究提供了理论依据,同时也为相应偏振光学元件的制备确定了合适的工艺参量。     

软X光多层镜反射率的标定与修正

在北京同步辐射装置上,利用3W1B 束线得到了21° B4C/Si,21° B4C /Mo,10° Cr/Ti,15° B4C/W,10° B4C/W以及6.86° B4C/W等多层镜在50～1500 eV能段上的反射率标定曲线.分析了标定结果的不确定度,计算得到多层镜的积分衍射效率,并修正了标定结果.     

极紫外与软X射线用非晶碳膜全反射镜的研究

用高真空磁控溅射设备分别在工作气压为0.40Pa和0.67Pa下制备了非晶碳膜全反射镜样品,利用X射线掠入射反射测量了膜层厚度、粗糙度和膜层密度,用原子力显微镜测量了样品的表面粗糙度,用同步辐射测量了不同工作气压下制备的非晶碳膜全反射镜的反射率,并对测量结果进行了分析讨论.测试结果表明:在0.40Pa工作气压下制备的非晶碳膜反射镜的性能优于在0.67Pa工作气压下制备的反射镜的性能,在掠入射角小于4.5°时,非晶碳膜全反射镜在5nm以上波段有比较平坦的高反射率,在波长小于5nm波段,反射率急剧下降.     

NbN薄膜的制备与性能研究

采用磁控溅射和直流偏压二极溅射两种方法制备了NbN薄膜。用XRD和TEM测量比较了两种不同溅射方法获得的NbN薄膜的特点,并测量了NbN薄膜的超导转变温度T_c。采用两种溅射方法都得到了致密、均匀、单一δ相的多晶NbN薄膜,薄膜生长的择优取向受温度和氮气流量的影响很大,薄膜的超导转变温度受溅射室本底真空影响较大。     

Fabrication and structural characterization of metal films coated on cenosphere particles by magnetron sputtering deposition

Metal films were successfully coated on cenosphere particles using a magnetron sputtering deposition system in which a newly designed sample stage equipped with an ultrasonic vibration generator was used for the tumbling of cenosphere particles. It was found by FE-SEM and AFM results that the films were well compacted and highly uniform in thickness. Due to the difference in sputtering rate, the film thicknesses estimated from FE-SEM characterizations in backscattered mode were <10, 39, 50 and 134 nm for Co, Ni, Cu and Ag films, respectively, under the same sputtering deposition conditions. The RMS values derived from the AFM measurements were 1.94, 4.31, 10.92 and 18.33 nm for Co, Ni, Cu and Ag films, respectively, which can ascribe to the different crystallization behaviors for the four metals. The experiment results indicate that the coating method can be applicable for the fabrication of many other films on cenosphere particles which can be sputter deposited.