Изменения структуры многослойных рентгеновских зеркал Zr/Mg с ростом толщины наноразмерных слоёв магния

Abstract

Методами рентгеновской дифрактометрии исследованы особенности роста многослойных рентгеновских зеркал (МРЗ) Zr/Mg, изготовленных методом прямоточного магнетронного распыления. Показано, что МРЗ Zr/Mg благодаря высокой степени периодичности слоёв и малому несоответствию параметров их кристаллических решёток в 1,2% когерентно рассеивают рентгеновское излучение с λ = 0,154 нм. В данной работе впервые была использована обработка и анализ данных когерентного рассеяния для описания особенностей формирования зеркал. Полученные результаты в сочетании с данными малоугловой рентгеновской дифракции позволили установить диапазон толщин слоёв магния (до ≅ 4,8–5,2 нм), в котором плёнка является несплошной. Показано, что МРЗ Zr/Mg с толщинами слоёв Mg более 5,2 нм имеют малую межслоевую шероховатость (σ ≅ 0,4 нм) и способны обеспечить высокую отражательную способность в диапазоне длин волн 25–35 нм.

У роботі рентґеноструктурними методами досліджено особливості росту багатошарових рентґенівських дзеркал (БРД) Zr/Mg, виготовлених методою прямоструминного магнетронного розпорошення. На рентґенівській дифрактограмі від БРД Zr/Mg спостерігається когерентне розсіяння Рентґенового випромінення з λ = 0,154 нм, яке забезпечується епітаксіяльним ростом шарів Mg та Zr та малою невідповідністю параметрів їхніх кристалічних ґратниць у 1,2%. У даній роботі вперше було використано оброблення й аналізу даних когерентного розсіяння у поєднанні з малокутовою рентґенівською дифракцією, що уможливило встановити інтервал товщин шарів маґнію (до ≅ 4,8–5,2 нм), де плівка є несуцільною. Показано, що БРД Zr/Mg з товщинами шарів Mg, більшими за 5,2 нм, мають малу міжшарову шерсткість (σ ≅ 0,4 нм) і здатні забезпечити високу відбивну здатність у діяпазоні довжин хвиль 25–35 нм.

Structure of Zr/Mg multilayer x-ray mirrors (MXMs) deposited by direct-flow magnetron sputtering is studied by x-ray diffraction methods. X-ray diffraction curve (λ = 0.154 nm) has one diffraction peak (2θ ≅ 34.6°) and, at least, two superlattice satellites within the range 31°–38°. It means that Zr/Mg MXMs scatter x-rays coherently due to low mismatch (1.2%) between the lattice parameters of Mg and Zr layers and high level of multilayer periodicity. In this work, for the first time, processing and analysing coherent diffraction data are applied to describe features of MXMs grows. Obtained results in combination with low-angle x-ray diffraction data allow determining the thickness (HMgHMg < 5.2 nm), for which magnesium layers are discontinuous. As demonstrated, the Zr/Mg MXMs with the Mg layers thicker than 5.2 nm have low interface roughness (σ ≅ 0.4 nm) and can provide high level of reflectance.