本发明专利技术涉及Mg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜及其制作方法，在超光滑的硅片或玻璃基底上镀制打底层，再交替镀制Mg、Mo和SiC膜层形成Mg/Mo/SiC周期多层膜，最后镀制SiC作为保护层即可。本发明专利技术采用熔点高、相态稳定的金属Mo加入到多层膜Mg/SiC中，制作出的三种材料的极紫外多层膜反射镜，克服了Mg/SiC等传统的Mg基多层膜带宽窄的缺点，同时，在极紫外波段Mo的光学常数合适，Mg/Mo/SiC多层膜反射镜保持了Mg基多层膜反射镜高的反射率。因此，Mg/Mo/SiC多层膜反射镜同时兼顾了反射率和工作带宽两方面的光学性能，特别适用于同步辐射光源、超快激光和空间观测等领域等极紫外波段应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于精密光学元件制作领域，尤其是涉及一种应用于极紫外波段的以Mg为间隔层的三种材料的宽带多层膜反射镜及其制作方法。
技术介绍
根据瑞利判据，能分辨两个等亮度点间的距离对应的爱里斑的半径，即一个点的衍射图样中心与另一点的衍射图样的第一暗环重合时，恰好两个点能分辨开的界限。即对于尺寸固定了的光学系统，工作波长越小，系统分辨细小物体的本领越强。因此，工作在极紫外波段的光学仪器和系统，能观察到更加微小的物质结构，分辨出更精细的物质状态。而在极紫外波段，各种材料均存在吸收且折射率接近I，折射式光学系统不适用，采用多层膜反射镜作为基本元件的近正入射反射系统是最常见的有效的系统。由于Mg的L吸收边在25nm，Mg是25-40纳米波段理想的间隔层材料，现有的Mg/SiC，Mg/Y203和Mg/Co等Mg基多层膜反射镜，实测的近正入射反射率达40%以上，展示出了优异的反射性能。然而，Mg基多层膜反射元件的有效带宽(半峰全宽)较窄，在I. 7纳米之下，不能满足极紫外光学的中的一些特殊应用对宽带反射率的需求。本专利技术针对这一需求，制作的多层膜结构的反射镜在极紫外波段同时兼顾反射率和有效带宽两方面的光学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种克服上述现有的Mg基多层膜带宽过窄的问题而提出的采用陶瓷材料SiC作为第一吸收层，金属Mo作为第二吸收层的新型Mg基多层膜反射镜及其制作方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现Mg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜，其特征在于，该反射镜由硅片或玻璃基底、打底层及Mg/Mo/SiC周期多层膜构成，所述的Mg/Mo/SiC周期多层膜由多层厚度恒定的Mg膜、Mo膜及SiC膜周期排列组成。所述的硅片为超光滑的晶向为(100)的单晶硅片。所述的打底层镀制在基底上，打底层为厚度2-3纳米的SiC。所述的Mg/Mo/SiC周期多层膜镀制在打底层上，每个周期自下而上镀制的第一层为Mg膜层，第二层为Mo膜层，最后一层为SiC膜层，周期数为30-40，Mg/Mo/SiC多层膜总厚度为450-640纳米。所述的Mg膜层的厚度为9-11纳米；Mo膜层的厚度为1-1. 5纳米；SiC膜层的厚度为3-4. 5纳米。Mg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤I)在超光滑的硅片或玻璃基底上镀制厚度为2-3纳米的SiC作为打底层；2)在SiC的打底层上镀制Mg/Mo/SiC周期多层膜，镀制每个周期时，镀制顺序依次为Mg，Mo, SiC，完成30-40周期的镀制，即可得到Mg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜。所述的打底层及Mg/Mo/SiC周期多层膜均采用直流磁控溅射方法进行镀制。所述的打底层及Mg/Mo/SiC周期多层膜所采用的Mg靶、Mo靶和SiC靶的材料纯度分别为 99. 95%,99. 5%,99. 5%0镀制打底层前基底本底的真空度优于8E-5帕斯卡。所述的打底层及Mg/Mo/SiC周期多层膜在镀制过程中采用的工作气体为氩气，纯度为99. 999%，镀制过程中工作气压恒为O. 13帕斯卡。与现有技术相比，本专利技术Mg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜引入了金属Mo作为第二种吸收层，增加了每个周期的反射界面，减少了反射饱和所需的多层膜周期数，最终极大 地展宽了 Mg/SiC多层膜的有效带宽。对于传统的Mg/SiC周期多层膜，两种材料的吸收较小，达到反射率饱和所需要的膜对数(多层膜周期数)较大，根据光学的原理，在膜对数达到饱和值之前，多层膜反射镜的反射率和膜对数的平方成正比，而有效的带宽则与膜对数成反比。高的反射率和宽的带宽两者相互制约，使得Mg/SiC多层膜不能同时兼顾优异的反射率和较宽的带宽两方面的性能。其他的Mg基多层膜存在着同样的难题，为获得比较理想的有效带宽，需要牺牲反射率为代价。而新型的Mg/Mo/SiC多层膜则巧妙地解决了该问题，通过引入第三种材料Mo，增加了单个周期反射界面来提高反射率，减小达到反射饱和所需要的周期数，从而展宽了带宽，使得有效带宽从Mg/SiC的I. 6-1. 7nm展宽到Mg/Mo/SiC的3.Inm,显著增加近一倍。此外，Mo的光学常数在25_40nm的极紫外波段合适，与Mg，SiC的光学常数组合能获得比较理想的反射率，Mg/Mo/SiC多层膜反射镜，展宽了有效带宽的同时保持了 Mg/SiC多层膜反射镜高反射率的优点。附图说明图I为包括Mg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜的结构示意图；图2为Mg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜的工作示意图。图中，I为Si片或玻璃基底、2为SiC打底层、3为Mg/Mo/SiC周期多层膜中的Mg膜层、4为Mg/Mo/SiC周期多层膜中的Mo膜层、5为Mg/Mo/SiC周期多层膜中的SiC膜层、6为Mg/Mo/SiC周期多层膜、7为入射光、8为反射光。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例IMg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜的制作方法，如图I所示，首先选用超光滑的单晶硅片(晶向为(100))或玻璃作为反射镜的基底1，基底粗糙度为0. 3-0. 5纳米。然后在基底上镀制厚度为2-3纳米的SiC膜层作为打底层2。再在打底层2上依次重复镀制Mg膜层3，Mo膜层4和SiC膜层5以形成Mg/Mo/SiC周期多层膜6，周期数为30-40，Mg的厚度与周期厚度之比为0. 7-0. 8,Mo膜层与周期厚度之比为0. 07-0. I。周期多层膜6中每个周期所镀制的第一层均为Mg层，第二层为Mo层，最后一层为SiC层，完成30-40个周期的镀制后即可得到性能优异的Mg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜。膜层的镀制均采用直流磁控溅射法，模式为恒功率式，镀制过程中采用的工作气体为氩气，工作气压保持为0. 13帕斯卡，膜层镀制前本底真空优于8E-5帕斯卡，镀制打底层、周期多层膜和保护层所采用的靶材的纯度分别为 Mg (99. 95% ),Mo (99. 5% )，SiC(99. 5% )。图2是Mg/Mo/SiC极紫外多层膜工作中的示意图，入射光7经过Mg/Mo/SiC周期多层膜6，打底层2，在每个界面上均发生反射，出射反射光8。Mo的引入使得每个周期反射次数增加，反射饱和所需的总的周期数下降，有效地展宽了带宽，同时Mo的光学常数合适，Mg/Mo/SiC反射镜能获得比较高的反射率，兼顾了高反射率和宽带宽两方面的性能，Mg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜展示出了优异的光学性能。实施例2 Mg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜，该反射镜由晶向为(100)的硅片作为基底、打底层及Mg/Mo/SiC周期多层膜构成，打底层为厚度2纳米的SiC，镀制在基底上，Mg/Mo/SiC周期多层膜镀制在打底层上，每个周期自下而上镀制的第一层为Mg膜层，第二层为Mo膜层，最后一层为SiC膜层，周期数为30，Mg/Mo/SiC多层膜总厚度为450纳米，其中，Mg膜层的厚度为9纳米，Mo膜层的厚度为I纳米；SiC膜层的厚度为3纳米。Mg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜的制作方法，包括以下步骤I)在超光滑，晶向为(100)的硅片或玻璃基底上镀制厚度为2纳米的SiC作为打底层；2)在SiC的打底层本文档来自技高网...
【技术保护点】
Mg/Mo/SiC极紫外多层膜反射镜，其特征在于，该反射镜由硅片或玻璃的基底(1)、打底层(2)及Mg/Mo/SiC周期多层膜(6)构成，所述的Mg/Mo/SiC周期多层膜(6)由多层厚度恒定的Mg膜(3)、Mo膜(4)及SiC膜(5)周期排列组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱京涛，周斯卡，李浩川，王占山，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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