2004 Fiscal Year Annual Research Report
X線導波路現象を利用したナノビーム集光素子開発と応用
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16656192
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
松原 英一郎 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90173864)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 好一 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20283632)
竹中 久貴 NTT-AT, 開発&分析センター, 主幹担当部長
西野 吉則 独立行政法人理化学研究所, 播磨研究所, 研究員 (40392063)
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| Keywords | X線全反射現象 / 導波路 / X線集光素子 / 多層膜 / X線顕微鏡 / コヒーレント散乱 |
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| Research Abstract |
導波路とは、光ファイバーなどに例えられるように、可視光などの電磁波を殆ど損失させることなく、伝播させることができる材料である。X線領域の光に対しては、炭素のような密度の低い物質(コア)を、金のような密度の高い物質(クラッド)で挟むことによって形成されるサンドウィッチ構造の多層膜によって実現されている。この、X線導波路の最大の特徴は、数十nmサイズのX線ビームが簡単に得られることであり、X線顕微鏡やコヒーレント散乱などの多彩な応用が期待されている。ここでは、まず、比較的均質な膜の作成やリソグラフィーなどによる加工の行いやすいSi/PMMA/Si多層膜に対して、X線導波路の設計を計算機シミュレーションを用いて行った。キャップ層であるSi及びコア層であるPMMAの膜厚や密度を変えながら、X線定在波線の強度の計算を行った。その結果、キャップ層のSiの膜厚が7nm、コア層のPMMAが100nmのときに最も強いX線定在波線が形成されることを見出した。この結果を基に、Siウエハー上にPMMAをスピンコーティング法によつて均質な膜を形成し、さらにその上にスパッタリング法により7nmの膜厚のSiキャップ層を形成させた。さらに、二次元導波路を作成するために、幅約100nmの溝を電子ビームリソグラフィーにより作成することとし、そのためのマスクの設計を行った。さらに、キャップ層の厚みの効果を調べるために、キャップ層の厚みを0〜20nmに段階的にかえたものも作成した。
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