PtC/C 多層膜を用いた硬X 線集光用ミラーの反射率改善

摘要

X 線顕微鏡は，X 線の短波長性，高い透過性といった特徴を生かし，光学顕微鏡や電子顕微鏡では観察不可能な，試料の内部構造をナノメートルスケールで観察できる計測手法である．近年，高ピーク輝度，フルコヒーレント，超短パルスという特徴を有するX 線自由電子レーザー(X-ray free electron laser)のようなX 線光源の進歩及び，X 線光学素子の高性能化に後押しされ，数十nm 分解能での計測が可能となっている．そのX 線顕微技術の性能向上を図る上で，微細集光を実現する多層膜集光ミラーは最も有効な集光光学素子である．多層膜とは，重元素と軽元素を交互に積層させた周期的構造を有するものである．我々のグループは，密度差が大きく対象エネルギー域に吸収端を持たない上，化学的に安定な特徴を有するPt/C 多層膜を用いて7nm の微細集光に成功した．しかし，得られた反射率は理論値に比べてまだ十分ではない．多層膜の反射率は薄膜の表面および界面粗さに大きく影響され，周期長が短いほどその影響は大きくなる．その粗さの原因として最も重要で制御が困難なものが，金属層において結晶化しようとする状態の変化が生じることである．一方で，金属は，B, C, P, Si, Ge などのような非金属または半金属との組合せでアモルファス化をいっそう促進する特徴がある．そのため我々はPt 層の成膜中の結晶化による界面粗さを減らすためにPt 層にC を添加したPtC/C 多層膜を作製し評価を行った．