[发明专利]一种X射线波带片及其制备方法

说明书

本发明涉及微电子和光学技术领域，尤其涉及一种X射线波带片，所述波带片包括支撑体和薄膜环带结构；所述支撑体为所述波带片的主体支撑，所述支撑体的厚度即为所述波带片的厚度；所述支撑体上设有随机分布的圆孔，所述圆孔的孔径大小即为波带片的直径；所述薄膜环带结构包括第一薄膜材料和第二薄膜材料，所述第一薄膜材料和第二薄膜材料交替沉积在所述圆孔的表面；所述第一薄膜材料的折射率与所述第二薄膜材料的折射率差值能够引起π位相差。本发明提供的大高宽比波带片在能量很高的射线领域有广泛的应用前景。本发明还提供一种X射线波带片的制备方法，采用原子层沉积技术可以获得小的最外环宽度，控制精度可以达到纳米级别。

技术领域

本发明涉及微电子和光学技术领域，尤其涉及一种X射线波带片及其制备方法。

背景技术

X射线波长短、穿透深度大，可以对厚物质的内部三维结构进行观察，具有对厚样品进行纳米分辨成像的潜力。菲涅耳波带片是X射线显微成像技术的核心元件，其成像分辨率由最外环宽度决定。对能量很高的硬X射线，要获得比较高的衍射效率，需要波带片具有足够的厚度才能使X射线产生π位相移动，所以制备大高宽比的波带片具有重要意义。近十几年来，人们一直采用将电子束曝光与X射线光刻技术相结合的技术路线制备高分辨率的硬X射线波带片，目前波带片的最外环宽度可以减小到20nm，长径比接近30：1左右。现有技术不仅制作工艺复杂，周期长，制作难度大，价格昂贵，而且进一步减小最外环宽度与提高长径比存在较大的难度，限制了硬X射线聚焦成像的应用潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种X射线波带片及其制备方法，以解决现有技术加工所得波带片小的最外环宽度和大的长径比无法兼顾的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种X射线波带片，所述波带片包括支撑体和薄膜环带结构；所述支撑体为所述波带片的主体支撑，所述支撑体的厚度即为所述波带片的厚度；所述支撑体上设有随机分布的圆孔，所述圆孔的孔径大小即为波带片的直径；所述薄膜环带结构包括第一薄膜材料和第二薄膜材料，所述第一薄膜材料和第二薄膜材料交替沉积在所述圆孔的表面；所述第一薄膜材料的折射率与所述第二薄膜材料的折射率差值能够引起π位相差，可以实现大于10％的衍射效率，所述衍射效率计算公式为：

其中，δ和β为两种材料的折射率系数中，分别称为折射率的消耗和系数因子；k为2π/λ，λ为X射线的波长，t为波带片的厚度。

进一步地，所述支撑体为金属或陶瓷。

进一步地，所述第一薄膜材料和所述第二薄膜材料为氧化物、氮化物或金属。

本发明还提供一种X射线波带片的制备方法，包括如下步骤：

根据所需波带片的厚度和直径制备带有圆孔的支撑体；

在所述支撑体的圆孔的表面采用原子层沉积技术交替沉积第一薄膜材料和第二薄膜材料作为波带片逐层递减的薄膜环带结构；

将所述支撑体两面沉积的薄膜材料刻蚀掉；

对裸露出的所述波带片表面进行抛光。

进一步地，所述支撑体的厚度大于1μm。

进一步地，所述支撑体上的圆孔的孔径大于30μm。

进一步地，所述制备带有圆孔的支撑体，具体包括如下步骤：

采用聚焦离子束、激光或电化学工艺对所述支撑体进行打孔抛光，形成若干随机分布的圆孔。

进一步地，交替沉积的所述第一薄膜材料和所述第二薄膜材料的厚度根据设计要求递增，沉积的第一层薄膜材料厚度与最外环宽度相等，且大于1nm。

进一步地，所述将所述支撑体两面沉积的薄膜材料刻蚀掉，具体包括如下步骤：