上海光学精密机械研究所----上海光机所在基于TOF-SIMS与XPS联合表征的Mo/Si多层膜界面化学研究方面取得进展

信息公开

信息公开工作信息

相关规定
信息公开规定
 信息公开指南
 信息公开目录
组织机构
信息公开监督机构信息公开工作机构

年度报告
中国科学院上海光机所2023年度信息公开工作报告
 中科院上海光机所2022年度信息公开工作报告

信息公开

组织机构      发展规划

科研动态      科研成果      成果转化

人才队伍      招生培养

国际合作     科学普及     年度统计     科技期刊

预算决算
系列专题
2026 2025 2024 2023 2022 2021 2020 更多往年专题

超强激光科学卓越创新简报

(第八百零七期)

2026年7月31日

上海光机所在基于TOF-SIMS与XPS联合表征的Mo/Si多层膜界面化学研究方面取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光元件技术与工程部在基于TOF-SIMS与XPS联合表征的Mo/Si多层膜界面化学研究方面取得新进展，相关研究成果以“Time-of-flight secondary ion mass spectrometry and X-ray photoelectron spectroscopy investigation of B₄C barrier thickness effects at the Mo-on-Si interface in Mo/Si multilayers”为题发表于Applied Surface Science。

随着空间观测和高分辨显微成像等技术的发展，13.5 nm波段高反射率Mo/Si多层膜的界面稳定性与光学性能变得愈发重要。然而，Mo与Si在沉积过程中易发生界面扩散和化学反应，形成较宽的过渡层，进而降低膜层间的光学折射率差异与多层膜整体反射率。插入超薄扩散阻隔层是改善Mo/Si多层膜界面质量的重要方法，其中B₄C因具有良好的热稳定性和界面调控能力而受到广泛关注。然而，原子尺度B₄C阻隔层对Mo-on-Si界面局部化学组分和反应产物演化的影响仍缺乏直接、系统的实验表征。

研究团队在30周期Mo/Si多层膜的Mo-on-Si界面引入了0-0.8 nm厚的B₄C阻隔层，采用飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、能谱分析（EDS）和12-15 nm波段反射率测试等表征方法，研究了B₄C厚度对界面化学、界面宽度及光学性能的影响。结果表明，随着B₄C厚度增加，MoSi^-和MoSi₂^-碎片信号逐渐减弱，而B₂^-/BC⁻、SiB^-/SiC^-及MoB^-/MoC^-等含B/C碎片信号明显增强；XPS分峰拟合结果显示Mo-Si相关组分减少，Mo-B和Mo-C相关组分增加，说明超薄B₄C不仅作为物理阻隔层，还会重塑Mo-on-Si界面的局部化学环境。TEM分析显示，0.4 nm B₄C可将Mo-on-Si界面宽度由1.33 nm降低至1.02 nm。该样品的峰值反射率达到61.8%，比未插入B₄C的样品提高2.7个百分点；进一步优化沉积参数后，0.4 nm B₄C样品峰值反射率提升至63.2%。该研究为原子尺度界面调控和Mo/Si多层膜的界面设计与性能优化提供了实验依据。