Сотрудники Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) разработали и подготовили к выпуску на рынок линейку многофункциональных рентгеновских аналитических систем CompleXRay. По многим параметрам новые системы являются уникальным в своем роде инструментом в рентгеновской рефлектометрии пленочных наноструктур.
Слоистые тонкопленочные наноструктуры играют в современной наноэлектронике одну из фундаментальных ролей. Их используют для создания квантовых ям, солнечных элементов, рентгеновских зеркал и многого другого. При этом контроль таких технологических параметров пленок, как толщина и период слоев, шероховатость поверхностей, диффузионное размытие внутренних границ раздела, плотность поверхностного слоя и прочее, является неотъемлемой частью производства, ведь даже небольшая их модификация может привести к существенным изменениям характеристик изделия в целом. Бесценным инструментом в метрологии нанопленок, ее «золотым стандартом», является рентгеновская рефлектометрия. Она основана на анализе отражения от исследуемого образца рентгеновского излучения и используется для бесконтактной неразрушающей диагностики слоистых тонкопленочных наноструктур. Среди бесспорных плюсов этой методики - высокая точность определения параметров, возможность проведения диагностики как вакууме, так и воздушной среде, обширность исследуемых материалов - можно исследовать любые типы пленок из металлических, полупроводниковых и изолирующих материалов, и др.
Приборы, основанные на технологии рефлектометрии, - рефлектометры, пользуются большим спросом не только для решения прикладных задач, но также и в фундаментальных исследованиях, например, в химии, физике, материаловедении. В настоящее время на рынке аналитического оборудования существует несколько рентгеновских рефлектометров, однако с ростом требований к элементам наноэлектроники растут и требования к измерительному инструменту. Сотрудникам ФИАН удалось создать рефлектометр, который обеспечивает, во-первых, более высокие метрологические характеристики, а во-вторых, гораздо более обширный набор аналитических функций.
«По существу, CompleXRay - это целая лаборатория, предоставляющая в распоряжение исследователя сразу несколько измерительных методик. При максимальной функциональности системы их пять - рефлектометрия, дифрактометрия, рефрактометрия, малоугловое рассеяние и рентгено-флуоресцентный анализ. Впрочем, это не предел, количество необходимых аналитических функций может определяться конкретно под каждого заказчика исходя из его задач и потребностей», - говорит руководитель проекта, ведущий научный сотрудник ФИАН доктор физико-математических наук Александр Турьянский.
По сравнению с существующими одноволновыми рефлектометрами измерительная система CompleXRay-С впервые позволяет проводить одновременные измерения на нескольких длинах волн, а также обеспечивает новые диагностические возможности анализа поверхности слоев. Для того чтобы этого добиться, сотрудники ФИАН объединили новейшие достижения современной рентгеновской оптики с собственными наработками в этой области. Так, например, возможность параллельных измерений на нескольких спектральных линиях обеспечивает запатентованная рентгенооптическая схема «разделителя» рентгеновских лучей – сплиттера. Максимальная минимизация инструментальных ошибок достигается путем использования острофокусного излучателя с проекцией фокуса в 5 раз меньше, чем у основных производителей. Также несомненными плюсами являются возможность интеграции в систему дополнительного оборудования (благодаря использованию оптического стола) и ее мобильность (благодаря использованию замкнутой схемы водяного охлаждения).
Довести разработку до конкурентоспособного коммерческого образца сотрудникам ФИАН удалось благодаря работе спин-офф компании, созданной в стенах института специально для целей коммерциализации. Это первое общество, созданное в Российской академии наук в соответствии с федеральным законом №217. Исходя из анализа современного мирового рынка аналитического оборудования в области рентгеновской рефлектометрии, разработчики CompleXRay надеются, что новая измерительная система займет в нем одну из лидирующих позиций.
АНИ «ФИАН-информ»
