行为极紫外与X射线光学的要害元件，多层膜已在等离子体会诊、人命科学[1]、空间天文不雅测、同步放射[2]等规模表现着越来越进犯的作用。多层膜Laue透镜(multilayer Laue lens，MLL)是一种新式的基于多层膜的一维波带片结构[3]。它利用多层膜时候，克服了传统刻蚀方法对高宽比的罢了，恰当应用于硬X射线波段，是现在海外上完了硬X射线纳米聚焦最灵验的方法之一。 W/Si多层膜材料是X射线普通利用的材料组合，其化学性质沉稳，界面明晰，粗野度小等优点。在X射线能段，要求多层膜的总层数几百层达到上千层。然则磁控溅射制备出的W/Si多层膜具有较大的压应力，选拔W的硅化物代替W膜层，制备出的WSi2/Si多层膜应力较小[4]。举例，同济大学施行室制备的MLL的膜层总额为532层，总厚度为7.9 μm。膜层滋长中弗成幸免的应力及薄膜应力的积存会引起膜层褶皱、离散和基板变形等问题[5]，因此乱论淫人谷，膜系的应力是多层膜Laue透镜研制中必须料理的要害问题[6]。
薄膜应力可分为热应力和内应力。热应力主要来自于不同薄膜材料热彭胀整个的各异;内应力的性质和大小主要取决于千里积原子的滋长方式，不同材料、不同工艺、不同膜层厚度齐会引起内应力的很大变化。当薄膜和基板的黏效力无法承受薄膜应力带来的形变，尤其当应力发生突变或在旯旮处蚁集时，薄膜就会因压应力而流毒、褶皱，或因张应力而离散、零星[3]。为了制备多层膜Laue透镜，本文商榷了W/Si、WxSi1-x/Si周期多层膜的应力特点，选拔共溅射制备WxSi1-x膜层，通过测量镀膜历程中基板的曲率变化，利用Stony公式筹办了多层膜的应力大小，比拟了疏导工艺条款下制备的W/Si和WxSi1-x/Si周期多层膜应力特点。
1 施行在薄膜应力商榷中，一般只商量宏不雅应力，薄膜应力测量率先所以面形测量为基础，然后再左证Stony公式进行筹办。薄膜中应力的测量方法有多种，本文选拔测量基片曲率半径的方法来筹办薄膜的应力。在厚度为0.15 mm圆形的平面基片上镀制薄膜以后，基板会产生形变。基板所产生的形变是由薄膜内存在的应力导致的。形变后的曲面可视为球面的一部分，Stony公式，由镀膜历程中圆形基片的曲率的变化筹办出薄膜的应力大小。本文利用及时应力测量安装对镀膜历程中的圆形玻璃基板面形进行测量，赢得镀膜历程中基板面形的变化情况，将其跟镀膜前基板面形进行对比，由此赢得千里积前后基板形变，利用几何关系R≈a2/8h(h«a)赢得镀膜前基板名义的曲率半径Rpre，终末左证Stony公式就可求得应力值。
利用直流磁控溅射时候制备了W/Si周期多层膜，利用共溅射时候制备了WxSi1-x/Si周期多层膜。镀膜后，膜层选拔X射线掠入射反射(grazing incident X-ray reflectivity，GIXRR)测量膜层的厚度。多层膜的联想周期D=27.5 nm，γ =0.5，周期数N=10乱论淫人谷，基板为直径为30 mm超光滑玻璃，厚度为0.15 mm。制备时镀膜建立本底真空为2×10-4 Pa，职责气体Ar(纯度为99.99%)，职责气压为0.3 Pa。
镀膜前，利用台阶仪(Veeco公司，Dektak 6M)对玻璃基板的面形进行测量。测量时探针沿着玻璃基板名义的两个相互垂直的主意进行扫描，并标记X、Y主意。图 1给出了两块基板镀膜前在X主意的测试效果，其中基板1准备镀制W/Si多层膜，基板2准备镀制WxSi1-x多层膜。从图 1中看出，由于基板太薄，基板略有流毒。利用几何关系R≈a2/8h(h«a)可赢得镀膜前基板名义的曲率半径Rpre，其中a为台阶仪横向扫描的长度;h为扫描的最大形变高度。基板1与基板2名义曲率差别为0.03 m-1和0.025 m-1。
图 1 镀膜前沿X主意测量基板的曲率Fig. 1 Surface profile measurement along Xdirection of the substrate before deposition
用来制备样品的镀膜机有ABC三个靶，其中，AC均为Si靶，B为W靶。镀制W/Si周期多层膜时利用AB两靶，W靶的溅射功率为30 W，Si靶的溅射功率为40 W。镀制WxSi1-x/Si周期多层膜时利用ABC三靶，通过调度BC两靶之间的歪斜角度完了W、Si的共溅射，共溅射W靶和Si靶的溅射功率差别为30 W和20 W。A靶Si的溅射功率保抓40 W不变。在镀膜历程中，每镀完一层薄膜，样品回到测量点，及时应力测量安装测量样品基板曲率。
图 2是两样品在膜层镀制历程中基板曲率及时变化情况。不错看出，在薄膜镀制的历程中，跟着镀膜的进行，WxSi1-x/Si多层膜与W/Si多层膜玻璃基板的曲率抵制增大，何况在整个这个词镀膜历程中，WxSi1-x/Si多层膜的曲率变化幅度彰着小于W/Si多层膜。
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图 2 溅射历程中基板曲率的变化Fig. 2 Surface profile of the substrate during the sputtering
2 薄膜应力筹办分析左证镀膜前后基板名义的曲率半径值，利用Stony公式即不错求得薄膜应力[7]。假定基板是具有弹性模量Es和泊松比Vs的各向同性的弹性固体，左证Stony公式，可筹办出薄膜全体的应力 式中:ts为基板厚度;tf为薄膜厚度。 取超光滑基板的弹性模量Es=80 GPa，泊松比Vs=0.17[8]。筹办效果标明，W/Si周期多层膜的应力值为-476.86 MPa，WxSi1-x/Si周期多层膜的应力值为-102.84 MPa。W/Si和WxSi1-x/Si多层膜齐变现出压应力，这是因为溅射成膜条款下能量较高的千里积原子轰击薄膜名义酿成细巧的膜层结构，薄膜滋长历程中产生压应力，这与文件[9， 10]中论断一致。在两种膜系中，WxSi1-x/Si周期多层膜的应力远小于W/Si周期多层膜的应力。W/Si多层膜应力较高的原因可能与界面材料相互扩散酿成界面层接洽，而关于WxSi1-x/Si多层膜来说，WxSi1-x是Si的化合物，不易与Si发生反馈[11]，因此有着较小的应力。 3 论断
通过薄膜及时应力测量施行乱论淫人谷，对直流磁控溅射条款下制备W/Si、WxSi1-x/Si周期多层膜的应力特点进行了商榷。应力施行效果泄露，W/Si、WxSi1-x/Si齐发达为压应力，然则WxSi1-x/Si周期多层膜的应力彰着小于W/Si周期多层膜的应力，发达出更沉稳的应力特点，因此引入共溅射WxSi1-x层代替W层不错改善周期多层膜的应力。关于研制大膜层对数的MLL有一定的匡助。