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Mo/Si多層膜的周期厚度約7.0nm，可用來(lái)提高光學(xué)器件的反射率。近原子精度的膜層厚度誤差會(huì)導(dǎo)致反射光譜的峰值波長(zhǎng)偏移，因而準(zhǔn)確表征Mo/Si多層膜薄膜厚度對(duì)工藝迭代和分析具有重要作用。在透射電鏡（TEM）表征時(shí)，需關(guān)注Si基底的晶向，或采用熔石英等非晶基底材料，以保證樣品截面相對(duì)電子束垂直，否則三維立體樣品的二維投影成像會(huì)產(chǎn)生偽影，造成測(cè)量誤差。???

近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究團(tuán)隊(duì)，在透射電鏡精確表征納米薄膜研究方面取得進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)提出了樣品沿β方向傾轉(zhuǎn)后測(cè)量薄膜厚度的計(jì)算公式，并給出了TEM精確表征納米薄膜結(jié)構(gòu)的方法。

團(tuán)隊(duì)以沉積在Si［100］基底的Mo/Si多層膜為例，通過(guò)TEM測(cè)量了多層膜在不同傾轉(zhuǎn)角度下的膜層結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，樣品沿α方向傾轉(zhuǎn)時(shí)，因薄膜厚度方向始終與電子束垂直，電子束穿過(guò)的TEM樣品厚度增大，因而Mo層和Si層的測(cè)量厚度幾乎沒(méi)有變化，但界面粗糙度增大；樣品沿β方向傾轉(zhuǎn)時(shí)，因樣品截面與電子束不垂直，導(dǎo)致偽影嚴(yán)重，難以區(qū)分Mo層和Si層。進(jìn)一步，團(tuán)隊(duì)提出了樣品沿β方向傾轉(zhuǎn)后測(cè)量薄膜厚度的計(jì)算公式，并給出了TEM精確表征納米薄膜結(jié)構(gòu)的方法，即從制樣開(kāi)始，沿特定方向［1-10］切割Si wafer，再?gòu)模?/span>110］晶帶軸觀察樣品，可保證Si wafer和薄膜截面均與電子束垂直，并在TEM樣品較薄的區(qū)域拍照分析。

該技術(shù)一定程度上提高了TEM表征納米薄膜結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，對(duì)光學(xué)薄膜微觀結(jié)構(gòu)影響及其性能研究具有重要意義。同時(shí)，該技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用可指導(dǎo)光學(xué)薄膜工藝改進(jìn)方向，助力光學(xué)薄膜研發(fā)。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《光學(xué)學(xué)報(bào)》上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的支持。

論文鏈接

薄膜TEM截面樣品傾轉(zhuǎn)示意圖

相對(duì)誤差δ隨傾轉(zhuǎn)角度β變化的計(jì)算結(jié)果