Использование вольфрама в качестве барьерного слоя в многослойных рентгеновских зеркалах

Abstract

Методами рентгеновской дифракции (ƛ = 0,154 нм), просвечивающей электронной микроскопии поперечных срезов и рефлектометрии в мягкой рентгеновской области (ƛ = 25-50 нм) исследованы барьерные свойства слоев вольфрама толщиной 0,1-2,1 нм в многослойных рентгеновских зеркалах (МРЗ) Sc/W/Si, изготовленных методом прямоточного магнетронного распыления. Показано, что слои вольфрама толщиной 0,6-0,8 нм отделяют слои Sc и Si и препятствуют образованию перемешанной зоны ScSi. Вольфрам, взаимодействуя со слоями Si, формирует аморфную прослойку, толщина которой меньше толщины перемешанных зон ScSi, образующихся в МРЗ Sc/Si без барьеров. При tw < 0,5 нм вольфрам на скандии не образует сплошную пленку. Введение барьерных слоев толщиной t = 0,3-0,8 нм приводит к росту отражательной способности в мягкой рентгеновской области (ƛ ~ 38 нм), по меньшей мере, в 2,5 раза по сравнению с МРЗ Sc/Si. Максимальный коэффициент отражения (R ~ 25%, ƛ ~ 38 нм) наблюдается при введении барьерных слоев толщиной tw ~ 0,54 нм. Обсуждаются пути дальнейшего усовершенствования технологии нанесения барьерных слоев и повышения отражательной способности МРЗ Sc/Si.

By methods of hard X-ray diffraction (ƛ = 0.154 nm), cross-sectional transmission electron microscopy and soft X-ray (ƛ = 25-50 nm) reflectometry the barrier characteristics of tungsten layers of tw = 0.1-2.1 nm thick in Sc/W/Si multilayer X-ray mirrors (MXMs) fabricated with DC magnetron sputtering are studied. Tungsten layers of 0.6-0.8 nm thick are shown to separate Sc and Si layers and prevent formation of ScSi intermixed zones. Tungsten interacts with silicon forming thinner silicide layers in comparison with original ScSi interlayers in Sc/Si MXMs without barriers. Barrier layers are not continuous at tw < 0,5 nm when deposited on Sc layers. Introduction of W-layers 0.3-0.8 nm thick increases reflectivity (ƛ ~ 38 nm) of Sc/W/Si MXMs at least by factor of 2.5 maximizing at R ~ 25 % at normal incidence (α = 5°). Further improvements in technology and reflectivity are discussed.

Методами рентгенівської дифракції (ƛ = 0,154 нм), просвічувальної електронної мікроскопії поперечних зрізів і рефлектометрії в м'якій рентгенівської області (ƛ = 25-50 нм) досліджені бар'єрні властивості шарів вольфраму товщиною 0,1-2,1 нм в багатошарових рентгенівських дзеркалах (БРД) Sc/W/Si, виготовлених методом прямоточного магнетронного розпилення. Показано, що шари вольфраму товщиною 0,6-0,8 нм відокремлюють шари Sc і Si і перешкоджають утворенню перемішаної зони ScSi. Вольфрам, взаємодіючи з шарами Si, формує аморфний прошарок, товщина якого менше товщини перемішаних зон ScSi, що утворюються в МРЗ Sc/Si без бар’єрів. При tw < 0,5 нм вольфрам на скандії не утворює суцільну плівку. Введення бар'єрних шарів товщиною t = 0,3-0,8 нм призводить до зростання відбивної здатності в м'якій рентгенівської області (ƛ ~ 38 нм), щонайменше, в 2,5 рази в порівнянні з МРЗ Sc/Si. Максимальний коефіцієнт відбиття (R ~ 25%, ƛ ~ 38 нм) спостерігається при введенні бар'єрних шарів товщиною tw ~ 0,54 нм. Обговорюються шляхи подальшого удосконалення технології нанесення бар'єрних шарів і підвищення відбивної здатності БРД Sc/Si.