С 1 по 5 марта в Институте кристаллографии имени А. В. Шубникова РАН (г. Москва) молодые исследователи МНИЦ РО БФУ им. И. Канта в ходе очередного визита провели серию экспериментов на рентгеновском дифрактометре SmartLab Rigaku. Исследования были посвящены использованию метода рентгеновской рефлектометрии для исследования многослойных структур на основе вольфрама и кремния.
В рамках сотрудничества между лабораторией рентгеновских методов анализа и синхротронного излучения института кристаллографии, НИЦ “Курчатовский институт” и МНИЦ РО, ранее были определены приоритетные направления совместной работы: исследования в области когерентной рентгеновской оптики и развития методов на ее основе, а также обучение, стажировка и обмен опытом для проведения экспериментов на лабораторных и синхротронных источниках. Рентгеновская рефлектометрия является классическим инструментом для изучения структуры и внутреннего строения тонких пленок субмикронного и атомного масштаба. Достоинства рентгеновской рефлектометрии заключаются в том, что она позволяет определять: шероховатость поверхностей и границ раздела сред (типичный размер неоднородностей – менее 5 нм), толщину слоя материала (обычно для слоев тоньше 200 нм), распределение плотности электронов, внутреннее строение сложных структур. В исследованиях тонкопленочных материалов одной из прикладных задач рефлектометрии является создание сложных многослойных покрытий, обладающих специфическими свойствами, которые необходимы для ряда технических приложений. Многослойные зеркала являются одними из ключевых оптических элементов для формирования рентгеновского излучения на лабораторных и синхротронных источниках. Ученые МНИЦ БФУ имеют большой опыт работы разработки и использования таких зеркал в тесном сотрудничестве с ведущими лабораториями в России и за рубежом.
Нарикович Антон, инженер-исследователь:
«Технические возможности дифрактометра SmartLab предоставляют широкий спектр оптических схем для исследования объектов различного типа. Метод рентгеновской рефлектометрии основан на измерении отражательной способности рентгеновских лучей поверхностью материала вблизи угла полного внешнего отражения – чрезвычайно малого по своей величине. Изменение угла обусловлено электронной плотностью материала слоев – чем выше угол падающего рентгеновского пучка по отношению к критическому углу, тем глубже рентгеновские лучи проникают в материал. Основной сложностью в методе рефлектометрии тонкопленочных структур является уверенность в однозначности результатов, получаемых при исследовании плотности распределения электронов в веществе. В этом вопросе, конечно, мы опираемся на многолетний опыт коллег из института кристаллографии, обладающих необходимыми компетенциями анализа полученных данных».
.
Воеводина Мария, аспирантка:
«Проведение экспериментов на базе лабораторных источников является важной частью научной работы для понимания основных принципов проведения исследований, выбора оптимальных параметров, а также ограничений экспериментальных методик. В ходе стажировки мы провели ряд экспериментов по исследованию многослойного зеркала, которое мы планируем использовать в качестве монохроматора на нашей уникальной установке Synchrotron-Like на Фабрике. Приобретенный опыт и понимание свойств зеркала помогут нам в постановке новых экспериментальных методов, как в лаборатории, так и на синхротроне».
