Физики и инженеры-электронщики из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) и конструкторы из ООО «Институт рентгеновской оптики» (ИРО) совместно создали многоволновой рентгеновский рефлектометр для диагностики наноструктур. Разработка оказалась удачной и оправдала себя, начинается изготовление второго коммерческого образца установки.

Рентгеновская рефлектометрия применяется для бесконтактной неразрушающей диагностики слоистых тонкопленочных наноструктур. Этот метод позволяет определить толщину слоев пленок нанометровой толщины или шероховатость поверхностей, период многослойных наноструктур и диффузионное размытие внутренних границ раздела.

Разработка ФИАН совместно с ИРО – многоволновой рефлектометр «X-Ray MiniLab-N» (N – количество исходно возможных аналитических функций). По сравнению с существующими одноволновыми рефлектометрами многоволновой рефлектометр «X-Ray MiniLab-N» имеет более высокие метрологические характеристики, впервые позволяет проводить одновременные измерения на нескольких длинах волн и обеспечивает новые диагностические возможности анализа поверхности слоев. Под аналитическими функциями, по совокупности которых установка не имеет мировых аналогов, имеются в виду такие методики исследований, как рефлектометрия, дифрактометрия, рефрактометрия, малоугловое рассеяние, рентгено-флуоресцентный анализ и др. Из-за совмещения большого количества методик исследований в одной установке система и называется минилабораторией. При этом количество необходимых аналитических функций определяется конкретно под каждого заказчика в соответствии с его задачами и потребностями.

Родоначальником идеи является Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН в лице специалистов ФИАН – доктора физ.-мат. наук Александра Турьянского (руководитель проекта), доктора физ.-мат. наук Александра Виноградова и кандидата технических наук Игоря Пиршина. В начале 2000-х годов эти фиановские физики запатентовали разработанную ими измерительную схему двухволнового рефлектометра и создали экспериментальный макет установки (на котором, кстати говоря, работают до сих пор). Идея была коммерциализована с помощью сотрудников Института рентгеновской оптики.

Мы являемся активными экспериментаторами, поэтому и система проектировалась так, чтобы была возможность модернизации с целью постановки дополнительных экспериментов. Так что оператор, работающий на установке, может установить на прибор необходимые дополнительные устройства, наращивающие аналитические возможности, – комментирует Александр Турьянский.

Это существенно отличает многоволновой рефлектометр «X-Ray MiniLab-N» от «принципиально подобных» зарубежных систем (не от аналогов, так как их нет), потому что зарубежные компании на сегодняшний день менять в своих установках ничего не разрешают. Пойти наперекор предписанным ими правилам – означает возможность оказаться снятым не только с гарантийного обязательства, но и с технического обслуживания. При коммерциализации многоволнового рефлектометра было решено пойти иным путем – определять окончательную конфигурацию системы вместе с заказчиком. Так, первым заказчиком, уже работающим на установке, стал Московский институт электронной техники (МИЭТ). Их установка, ставшая первым коммерческим образцом, имеет 5 аналитических функций, и поэтому, согласно условленному правилу названия установки, называется «X-Ray MiniLab-5».

Насколько мне известно, система работает безотказно и заказчик очень доволен. В настоящее время получен заказ от Южного федерального университета, для них мы начнем изготовление второго коммерческого образца. Там пока определяются с количеством необходимых аналитических функций, – рассказывает Турьянский.

Представляется, что разработанная минилаборатория будет востребована для диагностики наноструктур российского производства.

Недавно мы проводили сравнительные испытания с одним из лучших образцов зарубежного представителя, который поставляет похожее оборудование. Название говорить не буду, но могу сказать, что система установлена в Институте стали и сплавов. Испытания проводились независимо, то есть никто из представителей обеих сторон не участвовал. В итоге, по рентгенооптическим измерениям тонких пленок наша минилаборатория имела лучше результаты, чем зарубежная, существенно более дорогая система, – делится Александр Турьянский.

Таким образом, на рынок выведена многофункциональная установка для исследования наноструктур, что можно считать еще одним шагом в развитии нанотехнологий и приборостроения.