氮氣反應濺射制備CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體單色器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種合金CoCr和金屬Sb作為膜層材料的極紫外多層膜人工晶體單色器，該單色器包括基底，其上面依次層疊有打底層、CoCr/Sb周期多層膜人工晶體及保護層，其中CoCr/Sb周期多層膜人工晶體由CoCr膜和Sb膜周期性構成。CoCr，Sb材料在極紫外波段的光學常數合適，CoCr/Sb多層膜人工晶體單色器有優異的光學性能。本實用新型精確控制CoCr與Sb的膜層厚度比，通過在工作氣體中添入氮氣減小了多層膜人工晶體的界面粗糙度阻止了膜層之間的相互擴散。利用氮氣反應濺射制備的CoCr/Sb多層膜人工晶體單色器適用于熒光檢測、等離子體診斷等極紫外波段的應用。
【專利說明】
氮氣反應濺射制備CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體單色器
技術領域
[0001]本實用新型屬于精密光學元件制作領域，尤其是涉及一種應用于極紫外波段的以Sb為間隔層，CoCr為反射層的多層膜人工晶體單色器。
【背景技術】
[0002]在電磁波譜中，極紫外波段是處于真空紫外與軟X射線之間，波長介于幾納米至幾十納米的一個特殊波段。在極紫外波段，所有材料的折射率都接近I，這便意味著光在介質中幾乎不發生折射現象。并且存在強烈的吸收，使得單層薄膜的正入射反射率很低，在10一4量級，無法滿足實用需求。這是把傳統的光學系統推進到極紫外波段的主要困難所在。缺少高性能的光學元件，因而也嚴重阻止了極紫外光學的發展。
[0003]在水窗(λ=2.3?4.4nm)波段，水(其中的氧)基本上是透明的，而碳(生命物質中大部分組成元素)卻有很強的吸收。用該波段作為信息載體，可以在很好對比度條件下對生物樣品全息照相，對活體細胞顯微成像，也可作為等離子體診斷的光源。在水窗波段，任何單層膜的正入射反射率都非常低，只能采用多層膜人工晶體反射元件。選取在該波段吸收較小的材料，通過高折射率和低折射率材料交替鍍制，提高膜層對數，可有效的提高反射率。Sb的M5吸收邊在2.36nm，圍繞該波長進行材料選擇，CoCr和Sb是在該波長處理想的材料組合。然而，在薄膜生長過程中，膜層間存在相互擴散滲透，因此增加了膜層間的粗糙度，多層膜人工晶體界面粗糙度對光學性能影響至關重要，粗糙度較大會增大對光的散射，減小反射率。在之前的研究中發現，CoCr和Sb兩種材料容易發生反應形成化合物，膜層擴散嚴重，嚴重影響成膜質量。因此本專利中，通過氮氣反應濺射，在薄膜鍍制過程中添加反應氣體氮氣，通過與界面處材料的作用形成氮化物，阻止了界面之間的擴散，可以改善成膜質量。因此，在對界面要求較高的水窗波段乃至高能的X射線多層膜人工晶體，引入氮氣反應濺射工藝具有重要意義。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的就是為了克服上述現有的多層膜人工晶體成膜質量較差等缺陷而提出的一種采用氮氣反應濺射工藝制備多層膜人工晶體，以金屬CoCr作為吸收層，Sb做為間隔層并精確控制CoCr與Sb厚度比以提高其成膜質量和反射率的多層膜人工晶體單色器。
[0005]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體單色器，該單色器由基底、打底層、CoCr/Sb周期多層膜人工晶體以及保護層構成。
[0007 ]所述的基底為超光滑單晶硅片(晶向為(100))或玻璃。
[0008]所述的打底層鍍制在基底上，材料為金屬Cr，厚度為5-10納米。
[0009]所述的CoCr/Sb周期多層膜人工晶體鍍制在打底層上，總厚度為200-400納米，周期數為50-100，CoCr層厚度與Sb層厚度之比為1:1。
[0010]所述的保護層鍍制在CoCr/Sb周期多層膜人工晶體上，材料為C或B4C，厚度為2-5納米。
[0011]與現有的CoCr/Sb多層膜人工晶體相比，氮氣反應濺射制備的CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體有效的阻止了膜層間的相互擴散，降低了界面粗糙度，提高多層膜人工晶體反射率。
【附圖說明】
[0012]圖1為包括CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體單色器的結構示意圖；
[0013]圖2為CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體單色器的工作示意圖。
[0014]圖中I為基底、2為Cr打底層、3為CoCr/Sb周期多層膜人工晶體中的CoCr膜層、4為CoCr/Sb周期多層膜人工晶體中的Sb膜層、5為CoCr/Sb周期多層膜人工晶體，6為C或B4C保護層。
【具體實施方式】
[0015]下面將結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0016]CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體單色器的制造方法，如圖1所示，首先選用單晶硅片(晶向為(100))或玻璃作為單色器的基底I，基底粗糙度為0.2-0.5納米。然后在基底上鍍制厚度為5-10納米的Cr膜層作為打底層2。再在打底層2上交替鍍制CoCr膜層3和Sb膜層4以形成CoCr/Sb周期多層膜人工晶體5，周期數為50-100，CoCr的厚度與Sb厚度之比為1:1，周期多層膜人工晶體5中所鍍制的第一層為CoCr層，厚度約l-5nm，最后一層為Sb層，厚度約為l-5nm。最后在周期多層膜人工晶體上鍍制厚度為2-5納米的C或B4C層作為保護層6，即可得到性能優異的CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體單色器。膜層的鍍制均采用直流磁控濺射法，模式為恒功率式，工作氣壓為2毫托，膜層鍍制前本底真空優于8E-5帕斯卡，鍍制打底層、周期多層膜人工晶體和保護層所采用的靶材的純度為C ο C r (9 9.5 % )，S b (9 9.5 % )，B 4 C(99.5%)o
[0017]圖2是CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體工作中的示意圖，入射光通過保護層6，CoCr/Sb周期多層膜人工晶體5，打底層2，在每個界面上均發生反射，出射反射光。CoCr與Sb的光學常數合適，同時保護層C或B4C的吸收比較小，單色器能獲得比較高的反射率，展示出優良的光學性能。另一方面，氮氣反應濺射阻止了 Sb和CoCr膜層的相互擴散，降低了界面粗糙度，減小了入射光在膜層間的散射，提高了反射率。
[0018]本申請并不局限于本實用新型詳細記載的實施例，本領域技術人員可以對此作出各種變形或修改。但是這些變形或修改只要不背離本實用新型的精神和意圖，仍在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體單色器，其特征在于: 該單色器包括基底(I)，其上面依次層疊有打底層(2)、CoCr/Sb周期多層膜人工晶體(5)及保護層(6)，其中CoCr/Sb周期多層膜人工晶體(5)由CoCr膜(3)和Sb膜(4)周期性構成。2.根據權利要求1所述的CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體單色器，其特征在于，所述的基底(I)的材料可為硅片或玻璃。3.根據權利要求1所述的CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體單色器，其特征在于，所述的打底層(2)鍍制在基底(I)上，材料是金屬Cr，厚度為5-10納米。4.根據權利要求1所述的CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體單色器，其特征在于，所述的CoCr/Sb周期多層膜人工晶體(5)鍍制在打底層(2)上，所鍍制的第一層是CoCr膜(3)，厚度約為l-5nm，最后一層是Sb膜(4)，厚度約為l-5nm，周期數為50-100，總厚度為200-400納米。5.根據權利要求1所述的CoCr/Sb極紫外多層膜人工晶體單色器，其特征在于，所述的保護層(6)鍍制在CoCr/Sb周期多層膜人工晶體(5)上，材料為C或B4C，厚度為2-5納米。
【文檔編號】G01J3/26GK205562037SQ201620150760
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月29日
【發明人】朱京濤, 朱圣明, 金長利, 朱運平
【申請人】蘇州宏策光電科技有限公司