Комплекс рентгеновских измерительных систем МИНИЛАБ – 6. Аналитическая система для исследования наноструктур

Рентгеновская рефлектометрия широко используется в современной науке и технологии для диагностики сверхгладких пленок нанометровой толщины – определения толщины слоев и шероховатости поверхностей, периода многослойных наноструктур и плотности поверхностных слоев. Рентгеновский рефлектометр «МиниЛаб-6», изготовленный Институтом рентгеновской оптики (ООО «ИРО»), является в настоящее время наиболее мощным прибором в своей области  благодаря его уникальной конструкции, обеспечивающей возможность одновременных измерений на нескольких длинах волн. Рентгеновский рефлектометр разработан специально для изучения тонких пленок, их поверхностей и переходных слоев. Но благодаря гибкой схеме  на приборе могут выполняться стандартные  рентгеновские измерения.

Рентгеновский рефлектометр Института рентгеновской оптики основан на последних разработках в области полупрозрачных монохроматоров, поликапиллярной оптике Кумахова и уникальной запатентованной конструкции. Мы представляем настоящую Минилабораторию с не имеющей аналогов комбинацией аналитических возможностей.

5  основных методик:
- Рефлектометрия
- Дифрактометрия
- Рефрактометрия
- Малоугловое рассеяние
- Рентгено-флуоресцентный анализ

ПРИМЕР 1. Регистрация окисных слоев нанометровой толщины
Описание образца
Подложка: кремниевая пластина
Пленка: Ni (900 нм), нанесенная магнетронным распылением
Находится на воздухе в течение 3 месяцев после изготовления.

Рис.1. Угловая зависимость отношения интенсивностей отраженного излучения на линиях CuK_a  и CuK_b I(CuK_a)/I(CuK_b): точки – эксперимент, сплошная кривая – расчетная кривая для случая вакуум – поверхность никеля

ПРИМЕР 2. Исследование ионно-имплантированных слоев
Описание образца
Подложка: Si  пластина с окисным слоем толщиной 42.5 нм
F⁺ - 40 кэВ, D=9,25х 10¹⁵ ион/см²

Рис.2. Угловая зависимость интенсивности отраженного излучения образца кремния, имплантированного ионами F⁺  при l₁=0,154 нм (1) and l₂=0,139 нм (2)

Рис. 3. Угловая зависимость отношения коэффициентов отражения R(l₁)/R(l₂) для того же образца кремния, имплантированного ионами F⁺  при l=0,154 нм и l=0,139 нм (2). Появление контраста  в угловой зависимости отношения   R_a / R_b в области 2Θ<1^o

ПРИМЕР 3. Схема фокусировки по Брегг-Брентано
Образцы: порошки аспирина и цеолита
Источник рентгеновского излучения – 28 кВ, 10 мА

Рис. 4. Θ -2Θ дифрактограмма порошка аспирина

ПРИМЕР 4. Провepка воспроизводимости

Рис. 5. Две дифрактограммы цеолита, снятые с двухчасовым интервалом: первая – сплошная линия, вторая - точки

ПРИМЕР 5
Образец: диск магнитной памяти CD
Детектор: кремниевый полупроводниковый детектор, 7 мм² » д б 7 мм²
Источник излучения: Рентгеновская трубка с медным анодом, 30 кВ, 1 мА
Система коллимации: поликапиллярная линза Кумахова.

Рис. 6. Спектр рентгеновской флуоресценции магнитного диска памяти CD

ПРИМЕР 6.
Описание образца
Подложка: Si пластина
Двухслойная структура: углерод C(33 нм) - Ni (120 нм), нанесенная термическим распылением
Прямое определение плотности тонкой поверхностной пленки

Рис. 7. Рефрактограмма двухслойной структуры  C-Ni/Si, угол скольжения Θ =-0,08^o

А.Г. Турьянский, А.В. Виноградов, И.В. Пиршин, Двухволновой рентгеновский рефлектометр. Приборы и техника эксперимента, 1999, №1, с.105-111. - Статья
Опыт практической эксплуатации МИНИЛАБ-6 - Презентация

Для публикации на федеральном интернет-портале "Нанотехнологии и наноматериалы" материал предоставлен ООО Институт Рентгеновской Оптики