Управление составом и протяженностью межфазовых границ в многослойных рентгеновских зеркалах с целью повышения их отражательной способности: 2021 г. этап 3

Project: Grant fulfilmentGrant stage fulfilment

Project Details

Key findings for the stage (in detail)

Методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и рефлектометрии проведены исследования многослойных систем Cr/Be с толщиной периода от 2,26 до 0,8 нм. Определены численные значения протяженности переходного слоя, позволяющие предсказать рентгенооптические характеристики Cr/Be в широком диапазоне периодов и длин волн. Анализ полученных результатов указывает на то, что с увеличением толщины слоя бериллия отражательная способность зеркала увеличивается, но при этом уменьшается угол отражения, что снижает селективность зеркала. Нужен некий компромисс. В целом, полученные результаты указывают на высокую перспективность Cr/Be системы для синхротронных приложений при решении задач, где требуется спектральная селективность ΔE/E<1%. Проведено теоретическое рассмотрение перемешивания атомов соседних слоев и, как следствие, образование зоны перемешивания между соседними слоями в многослойной структуре с позиций обменного процесса между атомами пленки и подложки в процессе роста пленки. Установлено, что при формировании межслоевой области в процессе осаждения Cr-на-Be доминирует механизм, вызванный баллистическим столкновением, тогда как при формировании межслоевой области Be-на-Cr, доминирует механизм поверхностной минимизации. Для понимания влияния выявленных химических соединений, образующихся в результате смешения слоев в многослойной структуре на ее коэффициент отражения, был проведен теоретический анализ, а также измерены коэффициенты отражения рассмотренных МЗ. Было установлено, что структура [C/Cr/Be]180 имеет наилучшие измеренные/рассчитанные коэффициенты отражения - они достигают 23,74% при теоретически возможном значении 52,88% при угле скольжения 11° и 14,52% для теоретически возможного значения 34,2% при угле 17°. Нанесение слоя C на слой Cr отрицательно влияет на коэффициент отражения зеркала. Аналогичные результаты были получены для структур с барьерным слоем B4C: нанесение B4C на слой Be значительно улучшает отражательную способность МЗ, тогда как нанесение его на слой Cr негативно влияет на его отражательную способность.
Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и NEXAFS изучались многослойные зеркала Cr/Sc без/с барьерным слоем. Все образцы измерялись до и после отжига при температурах 2500С, 3500С и 4500С в течение часа.
Было установлено:
1. Нанесение барьерного слоя Be на Cr приостанавливает окисление скандия. Стоит отметить, что введение барьерного слоя на границе Cr/Sc ограничивает окисление поверхности.
2. Ввиду крайне малых толщин слоев окисляются несколько периодов многослойной структуры (в спектрах Cr2p до отжига присутствуют вклады от пиков оксидов).
3. В процессе отжига в системах с Be барьерными слоями бериллид скандия «уходит», возможно, формируется бериллид хрома. В случае с Si барьерными слоями после отжига формируется значительное количество силицида скандия. В обоих случаях, несколько ограничивается формирование карбидов скандия вблизи поверхности.
Также изучалось влияние азота на межфазную границу структуры Sc/Cr. Верхний слой хрома был прекрыт тонким слоем бериллия. В процессе магнетронного напыления либо Cr, либо Sc распылялись в смеси Ar+N2. Для получения структур с разным содержанием азота CrNy и CrNx, при постоянном давлении смеси Ar+N2 (0.15 Па) изменялся ток разряда (1000 мА и 500 мА соответственно). Изучалось влияние двух концентраций азота. Условно пониженная x и повышенная y. Было установлено:
1. как в структуре ScNx/Cr/Be, так и в структуре Sc/CrNy/Be формируется нитрид скандия, то есть Sc «забирает» часть азота из Cr.
2. отсутствие формирования нитрида хрома в структурах ScNx(y)/Cr/Be, то есть азот не «переходит» из Sc в Cr.
3. сделано предположение о практически полном «вымывании» азота из нитрида хрома в рассматриваемой структуре.
Изучалась стабильность структурных параметров МЗ Ru/Sr. Анализ полученных данных указывает на нестабильность структуры. На следующем этапе проводились исследования с применением методики барьерных слоев. В качестве материала барьерного слоя был выбран карбид бора B4C. Проведенные исследования показывают перспективу применения барьерной методики к получению высокоотражающих зеркал Ru/Sr со стабильными характеристиками.

Transfer of the full copy of the report to third parties for non-commercial use: permitted/not permitted

не разрешается

Check of the report for improper borrowing in external sources (plagiarism): permitted/not permitted

разрешается
AcronymRSF_SR_IF_2019 - 3
StatusFinished
Effective start/end date1/01/2131/12/21