真空紫外～X射线反射膜研究现状付绍军13干蜀毅1,2徐向东1洪义麟1刘颍1(11中国科技大学国家同步辐射实验室合肥230029;21合肥工业大学真空教研室合肥230009)ReviewonHighlyReflectingMirrorsforVacuumUltravioletandX2rayGanShuyi1,2,XuXiangdong1,HongYilin1,LiuYin1andFuShaojun131.NationalSynchrotronRadiationLaboratory,USTC,Hefei230029,China;AbstractThelatestprogressofthehighlyreflectingmorrorforvacuumultraviolet(VUV)andX2raywiththewavelengthλ,,shorterthan200nm,wasreviewed.Discussionsfocusedontheoptimumconditionsforfilmgrowthofwidelyusedmetalsinthemirrorfabrication,theirre2flectingspectraandtheirspecificcharacteristics.Formulti2layeredstructures,theprinciplesoflayermaterialselection,filmstackdesignandkeyfabricationproblemswerediscussedaccordingtotheirrespectiveworkingwavelengthregions.Thepossiblemechanismsresponsibleforre2flectionenhancementofthemirrorsweretentativelyexplained.Somemetalfilmstackswithmaximumreflectanceweresuccessfullyfabricated.Potentialapplicationsofthemirrorinthefields,includingatomicstructureanalysis,cosmicphysicsandnano2devicesandlifescience,werealsotentativelydiscussed.KeywordsVacuumUltraviolet,X2ray,Reflectingfilm,Reflectingmirror,Reflectance,Multilayer摘要真空紫外～X射线反射膜在分子、原子结构、宇宙物理、微纳米器件、生命科学等研究领域有着极其重要的应用。本文总结了迄今为止在λ<200nm内反射膜研究的进展情况,列出了常用单层金属反射膜最正确沉积条件、反射光谱以及各自的特点;对复合膜那么根据所应用的波长范围,阐述了膜材选择、膜层设计及薄膜制作过程中所涉及的一些重要问题,分析了复合膜反射率增强的机理,并给出了相应波段所用的膜材、膜对结构及所能到达的最高反射率。中图分类号:TB43文献标识码:A文章编号:167227126(2006)0620459210真空紫外(VUV)～X射线在电磁波谱中对应于波长200nm～1nm以下的区域。这一区域由于存在着大量的原子共振线,辐射与物质相互作用时,在很短的距离便被吸收(典型吸收长度为纳米或微米量级),物质表现出强烈的吸收特性。然而也正是由于这些共振线辐射的存在,为物质组成元素和化学成份的鉴定提供了一种非常灵敏的工具。观测、分析这些谱线对研究太阳物理、宇宙物理、大气物理、生命科学有着十分重要的意义;由于真空紫外～X射线波长相对较短,与原子、分子和晶体的特征结构具有同样的尺度,因而这个波段的辐射还可以用于显微技术中以看到更为微小的结构,或用于光刻做出更为微小的图样,其应用范围涵盖极紫外、X射线光刻、X射线激光器、集成电路制造、纳米加工、表面科学、材料科学等尖端科技领域。然而由于缺少光源,过去对这个区域的探索和研究一直没有深入开展。大功率同步辐射的出现使这一问题的解决出现了根本性转机.同步辐射光源包括了从X射线到可见光的全部光谱范围。目前,国外对紫外和X射线光谱区的研究非常活泼,科学与技术相互促进,成果频出。在真空紫外到X射线几乎所有应用中,反射镜都扮演着极为重要的角色。正因为如此,如何获得高质量的紫外～X射线反射镜也一直为各国科学家收稿日期:20062022053联系人:Tel:(0551)3602038,E2mail:sifu@ustc.edu.cn460真空科学与技术学报第26卷所关注。一般来说,高质量的反射镜首先应保证反射中心波长处具有高反射率和高稳定性。除此之外,与环境的互容性、制作的经济性、反射带宽等性能指标也必须加以考虑。由于这一区域物质表现出强烈的吸收特性,可用作反射镜的簿膜材料比可见区和近红外区少得多,且随着波长变短,所有材料折射率趋近于l,其反射率也愈来愈低1:在波长λ=30nm处,最好的材料反射率仅1%,而到λ=5nm处,其值仅1026。有鉴于此,在VUV以下、尤其是X射线波长范围内,015%～1%峰值反射率的提高都具有十分重要的现实意义。几十年来,为满足这些应用的需要,各国的研究人员从膜材选择、膜系设计理论到最后的薄膜制作等方面进行了深入、系统的研究,提出了各种增强真空紫外～X射线区域反射率的机制...