СТРУКТУРА И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ МНОГОСЛОЙНЫХ РЕНТГЕНОВСКИХ ЗЕРКАЛ W-Si

• Main Authors: Yuriy P. Pershyn, Irina G. Shipkova, Oleksandr Yu. Devizenko, Valentine V. Mamon, Vitalii S. Chumak, Valeriy V. Kondratenko
• Format: Article
• Language: English
• Published: V.N. Karazin Kharkiv National University Publishing 2018-09-01
• Series: East European Journal of Physics
• Subjects: многослойное рентгеновское зеркало, силицидные прослойки, дисилицид вольфрама, аморфные слои, механизм формирования
• Online Access: https://periodicals.karazin.ua/eejp/article/view/11153

Методами рентгеновской дифрактометрии в жесткой области (l~0,154 нм) исследована фазовая структура, состав и строение многослойных рентгеновских зеркал (МРЗ) W/Si с толщиной слоев вольфрама tW<10 нм, полученных методом прямоточного магнетронного распыления. Исследованы две серии образцов, изготовленных с различными скоростями осаждения вольфрама, которые отличаются примерно в 4 раза: ~0,60 и ~0,15 нм/с. Показано, что при толщине tW>2,7 нм слои вольфрама имеют поликристаллическую (ОЦК) структуру, а при tW<1,9 нм они аморфны. При помощи sin2Y-метода установлено, что в тонких кристаллических слоях вольфрама (tW<10 нм) может содержаться более 3 ат.% Si. Растягивающие напряжения в слоях кристаллического вольфрама не превышают 1,1 ГПа. Построение функций радиального распределения атомов позволило установить, что аморфные слои вольфрама имеют расположение атомов, близкое к b-W. Во всех образцах за счет взаимодействия на межфазных границах наблюдается формирование силицидных прослоек, в результате чего реальная толщина слоев вольфрама меньше номинальной. Аморфные силицидные прослойки, обязательно формирующиеся на стадии изготовления МРЗ, содержат дисилицид вольфрама. В зависимости от скорости осаждения дисилицид может иметь расположение атомов, близкое либо к тетрагональной фазе, t-WSi2 (~0,6 нм/с.), либо к гексагональной фазе, h-WSi2 (~0,15 нм/с.). Представлена уточненная модель строения аморфных МРЗ W/Si. Предложены механизмы формирования силицидных прослоек, согласно которым нижние силицидные прослойки (W-на-Si) формируются преимущественно за счет баллистического перемешивания атомов вольфрама и кремния, а верхние – вследствие диффузионного перемешивания. Сделана оценка коэффициентов взаимной диффузии, которые позволили установить, что осаждаемая поверхность слоев может быть разогрета, по меньшей мере, на 250° выше температуры подложки. Предложены пути снижения межфазного взаимодействия.