Mo/Al和Mo/SiO/Al/SiO软X射线光学多层膜的结构和热稳定性

摘要

基于循环光学理论模型，计算了应用在18.5nm附近的理想Mo/Al软X射线光学多层膜的正入射反射率，发现反射率对周期厚度Λ，层厚比Г以及周期数N非常敏感，并存在一个使反射率最大的Λ和Г值以及使反射率饱和的N值。设计的Mo/Al多层膜在该波长的反射率高于一直备受关注的Mo/Si多层膜。 采用对向靶控溅射法制备了Mo/Al多层膜(Λ=9.5nm，Г=0.4，N=20)，利用断面高分辨透射电镜对多层膜层内和界面结构进行微区分析，发现Mo和Al层具有多晶结构，并且Mo/Al界面层的厚度大于Al/Mo界面层的厚度(不对称)。结构热稳定性(退火处理)研究发现，在450℃时，小角X射线衍射图中出现了新的布拉格峰，说明多层膜的界面横向相关程度得到改善。在550℃时，Mo和Al相互扩散，发生反应生成非晶Al-Mo合金。利用有效生成焓理论，推测生成的非晶合金可能是Mo3Al8。非晶合金的出现不但没有增加界面粗糙度，还很好地保持了多层膜的调制周期结构。当温度继续上升至600℃后，多层膜的调制周期结构逐渐被破坏。在450℃以下周期的快速膨胀和在500-600℃之间的饱和现象是晶粒生长、层间扩散与反应共同作用的结果。 采用直流磁控溅射法和射频溅射法制备了Mo/SiO2/Al/SiO2软X射线光学多层膜。在制备态下，Mo以多晶形式存在，SiO2和Al以非晶形式存在；SiO2/Mo/SiO2的界面比SiO2/Al/SiO2的界面清晰，这是因为Mo的扩散主要在晶粒边界处，而Al和SiO2都为非晶，容易相互扩散。在退火温度达到700℃时，仍可以清晰地观察到Mo/SiO2(2.0)/Al/SiO2(2.0)多层膜的5个布拉格峰，高角X射线衍射也显示Mo的微晶峰的强度基本没有变化，并且没有产生任何新的相，说明Mo/SiO2(2.0)/Al/SiO2(2.0)多层膜具有良好的结构稳定性。在高温退火后，Mo/SiO2(1.0)/Al/SiO2(1.0)和Mo/SiO2(1.5)/Al/SiO2(1.5)多层膜的调制结构略逊于Mo/SiO2(2.0)/Al/SiO2(2.0)多层膜，但是均没有产生新的相。在整个退火过程中，随着嵌入SiO2的厚度不同，周期变化规律也不同，但是此多层膜系列的周期变化都小于5％，说明嵌入SiO2是改善单质金属多层膜的结构热稳定性的有效方法。

目录

文摘

英文文摘

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第一章前言

1.1软X射线及其性质

1.2软X射线光学多层膜的特性

1.3软X射线光学多层膜的制备

1.4本论文的工作

第二章Mo/Al软X射线光学多层膜的设计

2.1软X射线光学多层膜反射率的计算

2.2 Mo/Al软X射线光学多层膜的设计

2.3小结

第三章Mo/Al软X射线光学多层膜的结构和稳定性

3.1 Mo/Al软X射线光学多层膜的制备

3.2结构表征

3.3结果与讨论

3.4小结

第四章Mo/SiO2/Al/SiO2软X射线光学多层膜的结构和稳定性

4.1 Mo/SiO2/Al/SiO2软X射线光学多层膜的结构设计

4.2 Mo/SiO2/Al/SiO2软X射线光学多层膜的制备

4.3结构表征

4.4结果与讨论

4.5小结

第五章总结

参考文献

附录硕士期间完成的学术论文

致谢