Ионизирующее излучение
<<  Рентгеновское дифракционное излучение ультрарелятивистских заряженных частиц От теории к практике: о проявлениях сильной гравитации в рентгеновских наблюдениях  >>
Синтез и основные характеристики многослойных зеркал рентгеновского и
Синтез и основные характеристики многослойных зеркал рентгеновского и
План выступления
План выступления
1.1. Особенности рентгеновского излучения
1.1. Особенности рентгеновского излучения
1.2. Элементы рентгенооптики
1.2. Элементы рентгенооптики
Кристаллы
Кристаллы
Зонные пластинки
Зонные пластинки
«Линзы» Кумахова
«Линзы» Кумахова
2. Многослойные зеркала
2. Многослойные зеркала
Отражательные характеристики МЗ
Отражательные характеристики МЗ
Характеристики МЗ как элемента оптики
Характеристики МЗ как элемента оптики
Разработка и синтез МЗ
Разработка и синтез МЗ
Выбор материалов
Выбор материалов
Расчёт характеристик
Расчёт характеристик
Разработка и синтез МЗ
Разработка и синтез МЗ
3.1. Вакуумный объём
3.1. Вакуумный объём
Электронно-лучевое испарение
Электронно-лучевое испарение
Импульсно-лазерное напыление
Импульсно-лазерное напыление
Ионно-пучковое напыление
Ионно-пучковое напыление
Магнетронное напыление: магнетрон
Магнетронное напыление: магнетрон
Магнетронное напыление: установка
Магнетронное напыление: установка
Магнетронное напыление: процесс
Магнетронное напыление: процесс
Разработка и синтез МЗ
Разработка и синтез МЗ
4. Измерение характеристик
4. Измерение характеристик
Влияние межслоевой шероховатости
Влияние межслоевой шероховатости
Межслоевая шероховатость
Межслоевая шероховатость
Влияние плотности плёнок
Влияние плотности плёнок
Влияние непериодичности структуры
Влияние непериодичности структуры
Разработка и синтез МЗ
Разработка и синтез МЗ
Внутренние напряжения в МЗ
Внутренние напряжения в МЗ
Внутренние напряжения в МЗ
Внутренние напряжения в МЗ
Спасибо за внимание
Спасибо за внимание

Презентация: «Синтез и основные характеристики многослойных зеркал рентгеновского и ЭУФ диапазонов». Автор: ВП. Файл: «Синтез и основные характеристики многослойных зеркал рентгеновского и ЭУФ диапазонов.ppt». Размер zip-архива: 1427 КБ.

Синтез и основные характеристики многослойных зеркал рентгеновского и ЭУФ диапазонов

содержание презентации «Синтез и основные характеристики многослойных зеркал рентгеновского и ЭУФ диапазонов.ppt»
СлайдТекст
1 Синтез и основные характеристики многослойных зеркал рентгеновского и

Синтез и основные характеристики многослойных зеркал рентгеновского и

ЭУФ диапазонов

Семинар студентов и аспирантов ИФМ РАН Докладчик Полковников В.Н.

2 План выступления

План выступления

1. Рентгеновское излучение. Рентгенооптические элементы 2. Многослойные зеркала 3. Методы синтеза многослойных структур 4. Основные характеристики зеркал

2

3 1.1. Особенности рентгеновского излучения

1.1. Особенности рентгеновского излучения

? = 0.01- 60 нм ?1 - ?? ? 10 -6 ? 10 -1 im ? ? 0 ? поглощение ? = 1-?+i?, ?,? << 1

Рентгеновский и ЭУФ диапазон

1) Создание преломляющей оптики затруднено. 2) Коэффициенты отражения при больших углах скольжения малы.

3

4 1.2. Элементы рентгенооптики

1.2. Элементы рентгенооптики

Элементы для управления рентгеновскими пучками (распространение, направление, угловые и спектральные характеристики)

Кристаллы Зонные пластинки «Линзы» Кумахова Многослойные структуры Зеркала Фильтры Поляризаторы

5 Кристаллы

Кристаллы

Условие Вульфа-Брэгга: 2d?sin? = n?

Достоинство: Сочетание высоких R с высокой селективностью E/?E Недостатки: Зачастую высокая E/?E является недостатком 2d ограничивает спектральный диапазон применения (ограничение сверху – единицы нанометров)

5

6 Зонные пластинки

Зонные пластинки

Фокусирующий элемент, аналог линзы

Достоинство: Высокое пространственное разрешение Недостатки: Короткий фокус Ограниченный спектральный диапазон применения

Чередующаяся последовательность прозрачных и непрозрачных кольцевых зон Френеля

7 «Линзы» Кумахова

«Линзы» Кумахова

Принцип: многократное полное внешнее отражение от стенок

Достоинство: Нет ограничения на апертуру – высокая светосила Недостатки: Полихроматичность Угловой разброс выходного излучения

8 2. Многослойные зеркала

2. Многослойные зеркала

Принцип: интерференция волн, отражённых от границ раздела материалов

Принцип: интерференция волн, отражённых от границ раздела материалов

2d sin ? = m? d = h1 + h2 d ? 0.7 ? 30 нм h min = 0.3 ? 0.6 нм N ~ 10 ? 1000

9 Отражательные характеристики МЗ

Отражательные характеристики МЗ

Для заданного угла падения

Первостепенно: R(?) в окрестности рабочей ? (Rпик, ??) Второстепенно: R(?) во всём диапазоне ?

10 Характеристики МЗ как элемента оптики

Характеристики МЗ как элемента оптики

Система подложка + покрытие Плоская или с кривизной Линейные размеры ~ 5-300 мм С постоянным распределением периода по площади или с изменяющимся Сохранение формы

Для систем с кривизной распределение периода, как правило, необходимо

10

11 Разработка и синтез МЗ

Разработка и синтез МЗ

Выбор материалов Расчёт отражательных характеристик Синтез структур Измерение характеристик, определение истинных параметров Коррекция технологического процесса Финальный синтез

12 Выбор материалов

Выбор материалов

? = 1-?+i?

1. Выбор базового материала Im (?1) минимальна 2. Выбор контрастного материала |Re(?2-?1)|/Im (?2) максимально

? = 32 нм 1 – Mg Отношение: Пара Mg/Al – 3,8 Пара Mg/Si – 6,8

13 Расчёт характеристик

Расчёт характеристик

1. Приближённый метод медленных амплитуд | ?2-?1| << 1 Преимущества: рецепт выбора материалов и параметров структуры, R=f(?2-?1, d, ?) Недостатки: неточное решение, решение вдали от брэгговских пиков отсутствует, только для периодических структур 2. Точный метод рекуррентных соотношений Преимущества: точное решение для периодических и апериодических структур Недостатки: нет рецепта выбора материалов, оптимизация параметров подгонкой, R=f(?1, ?1, ?2, ?2, d, ?)

13

14 Разработка и синтез МЗ

Разработка и синтез МЗ

Выбор материалов Расчёт отражательных характеристик Синтез структур Измерение характеристик, определение истинных параметров Коррекция технологического процесса Финальный синтез

15 3.1. Вакуумный объём

3.1. Вакуумный объём

Приемлемое давление остаточных газов: P ~ 7 ? 8 ·10-5 Па Основной вклад – водяные пары

Технология синтеза наноструктур начинается с вакуума!

15

16 Электронно-лучевое испарение

Электронно-лучевое испарение

Принцип: нагрев мишени пучком электронов, испарение и конденсация на подложке

Недостатки: низкая стабильность потока испаренного вещества; низкая энергия частиц испаренного вещества

16

17 Импульсно-лазерное напыление

Импульсно-лазерное напыление

Принцип: использование лазерного излучения для «выбивания» материала с поверхности мишени с последующим его осаждением на подложку

Достоинства: Высокая скорость осаждения (v ? 104 ? 105 нм/сек) Высокая стабильность толщины осажденной пленки Высокая энергия осажденных частиц Недостатки: Зачастую высокая энергия частиц является недостатком

17

18 Ионно-пучковое напыление

Ионно-пучковое напыление

Принцип: использование пучка ионов для распыления материала мишени с последующим осаждением его на подложке

Достоинства: Высокая стабильность толщины осажденной пленки Широкий диапазон энергий распыляющих ионов (от десятков эВ до нескольких кэВ) Применение для бомбардировки атомов нескольких сортов Возможно распыление практически любых материалов

18

19 Магнетронное напыление: магнетрон

Магнетронное напыление: магнетрон

Принцип: ионы плазмы устремляются к мишени, находящейся под отрицательным потенциалом и выбивают атомы материала; магнитное поле повышает эффективность разряда

Достоинства: Высокая стабильность толщины осажденной пленки Оптимальная энергия осажденных частиц Недостатки: Узкий диапазон энергии бомбардирующих ионов (200-400 эВ); затруднено распыление магнитных мишеней

19

20 Магнетронное напыление: установка

Магнетронное напыление: установка

Установки в ИФМ РАН: 2-х, 4-х и 6-ти магнетронные – распыление до 6 материалов в одном технологическом цикле. Линейные размеры подложек до 300 мм. Точность нанесения покрытий лучше 0,5% (период 7 нм – лучше 0,035 по всей площади подложки и вглубь структуры)

20

21 Магнетронное напыление: процесс

Магнетронное напыление: процесс

21

22 Разработка и синтез МЗ

Разработка и синтез МЗ

Выбор материалов Расчёт отражательных характеристик Синтез структур Измерение характеристик, определение истинных параметров Коррекция технологического процесса Финальный синтез

23 4. Измерение характеристик

4. Измерение характеристик

Мягк. рент. и ЭУФ

Жест. рент. ?=0,154 нм

23

24 Влияние межслоевой шероховатости

Влияние межслоевой шероховатости

Учёт шероховатости ?: R=Ridexp(- 4?2n2?2/d2)

МЗ Mg/Si d=15 нм

МЗ La/B4C d=3.5 нм

24

25 Межслоевая шероховатость

Межслоевая шероховатость

Методы: Вариация энергии распыляющих ионов Осаждение барьерных слоев Ионное ассистирование и полировка

25

26 Влияние плотности плёнок

Влияние плотности плёнок

Поскольку ?=f(?), то R=F(?)

Зависимость R от ? La для МЗ La/B4C

26

27 Влияние непериодичности структуры

Влияние непериодичности структуры

Сравнение 1-го брэгговского пика (?=0,154 нм) для периодического МЗ La/B4C d=3,5 нм и МЗ с линейным уходом периода от 3,5 нм до 3,57 нм

27

28 Разработка и синтез МЗ

Разработка и синтез МЗ

Выбор материалов Расчёт отражательных характеристик Синтез структур Измерение характеристик, определение истинных параметров Коррекция технологического процесса Финальный синтез

29 Внутренние напряжения в МЗ

Внутренние напряжения в МЗ

Негативные последствия

Отслаивание плёнки

Скручивание при стравливании

Деформация подложки

29

30 Внутренние напряжения в МЗ

Внутренние напряжения в МЗ

Требование: точность формы поверхности элемента схемы 0,3-0,6 нм

Осаждённое на подложку МЗ может привести к искажению формы на десятки нм!

30

31 Спасибо за внимание

Спасибо за внимание

31

«Синтез и основные характеристики многослойных зеркал рентгеновского и ЭУФ диапазонов»
http://900igr.net/prezentacija/fizika/sintez-i-osnovnye-kharakteristiki-mnogoslojnykh-zerkal-rentgenovskogo-i-euf-diapazonov-118334.html
cсылка на страницу
Урок

Физика

134 темы
Слайды
900igr.net > Презентации по физике > Ионизирующее излучение > Синтез и основные характеристики многослойных зеркал рентгеновского и ЭУФ диапазонов