Etude et élaboration de revêtements multicouches pour l'optique extrême UV dans la gamme spectrale 30-50 NM

Study and deposition of multilayer coatings for extreme UV optics for the wavelength region between 30-50 nm

• Auteur / Autrice : Julien Gautier
• Direction : Pierre Chavel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pulvérisation cathodique

Mots clés libres

Optique XUV

Résumé

L'élaboration de nouveaux revêtements interférentiels multicouches est motivée par la demande de l'astrophysique solaire et par le développement de nouvelles sources de rayons EUV (source à génération d'harmoniques d'ordre élevé, laser X, rayonnement synchrotron). Nous avons étudié et développé différents systèmes multicouches possédant à la fois des propriétés optiques optimisées (réflectivité et/ou bande passante) et une bonne stabilité temporelle et thermique pour la gamme de longueurs d'onde comprise entre 1=30 nm et 1=50 nm. Des multicouches destinées à la sélection d'harmonique ont été optimisées et utilisées pour la réalisation d'un interféromètre EUV. Une augmentation significative de la réflectivité des multicouches dans la gamme spectrale de 30 à 40 nm a été obtenue par l'addition d'un troisième matériau dans l'empilement. Une étude comparative des courbes de réflectivités théorique et expérimentale en fonction de la longuer d'onde a été menée. Les différences observées ont pu être expliquées notamment à l'aide de l'analyse des propriétés physiques des différents matériaux en couche mince. Nous montrons également que l'utilisation de ces multicouches à trois matériaux par période permet le développement d'empilements répondant à des demandes spécifiques (miroirs à large bande passante, miroirs à double bande). Pour les longueurs d'onde comprises entre 35 nm et 50 nm nous avons développé des multicouches à base de scandium. Cette étude a permis d'obtenir des multicouches avec de forts pouvoirs réflecteurs et une bonne stabilité temporelle. La stabillité de ces empilements a pu être améliorée à l'aide de l'insertion aux interfaces de couches barrières.

The development of new multilayer interferential coatings is justified by the request of solar astrophysics and the development of new EUV sources (High harmonics generation, laser X, synchrotron radiation). We have studied and developed various multilayer systems with optimized optical properties (reflectivity and/or band-width) and good temporal and thermal stability for wavelengths ranging from 30 nm to 50 nm. Multilayer for the harmonic selection were optimized and used for the realization of an EUV interferometer. A significant increase in the reflectivity of multilayer in the spectral range from 30 nm to 40 nm was obtained by the addition of a third material in the stack. A comparative study of theoretical and experimental reflectivity curves versus the wavelength was made. The differences observed have been explained by using the analysis of the physical properties of various materials in thin layer. We have also shown that the use of these three component multilayers allows the development of stack for specific requests (broadband mirrors, dual band mirrors). For wavelengths ranging from 35 nm to 50 nm we have developed Sc/Si multilayers. Multilayers with high reflectivity and good temporal stability have been achieved. We have improved the stability of these stacks by using interfacial barrier layers.