Röntgenreflectie

Röntgenreflectie, ook wel X-ray reflectivity (XRR) genoemd, is een niet-destructieve analysetechniek voor de karakterisering van dunne lagen en multi-lagen structuren. Bij een typische meting wordt monochromatische röntgenstraling onder een lage invalhoek op een vlakke ondergrond gericht en de intensiteit van het specular teruggekaatste stralingsveld geregistreerd als functie van invalshoek of röntgengolflengte. De straling reflecteert vanuit verschillende interfaces binnen een filmstack en interfereert, waardoor klaren verschijnen die bekend staan als Kiessig-fringen. De positie en amplitude van deze fringes hangen af van de laagdikten, de elektronen-dichtheid (gerelateerd aan de materiaal-dichtheid) en de randscheiding tussen lagen.

Gegevens worden geanalyseerd door modellering met de Fresnel-vergelijkingen en recursieve formaliseringen (veelal de Parratt-formalisatie). Hiermee kunnen dikten, dichtheden en ruwheid van de interfaces worden afgeleid. Het model kan meerdere lagen omvatten en houdt rekening met interfaciale ruwheid via geschikte correcties (bijv. Nevot–Cambridge-achtige benaderingen).

Toepassingen zijn onder meer de karakterisering van halfgeleiderfilms, oxide- en metaallagen, polymeren en beschermende coatings. XRR is nuttig voor kwaliteitscontrole, plagmeting en in situ monitoring tijdens deposition of groei. De techniek is niet-destructief en kan dunne lagen van enkele ångström tot enkele honderden nanometer beschrijven, afhankelijk van de instrumentatie en materiaaleigenschappen.

Beperkingen zijn onder meer modellering-afhankelijkheid en het vereisen van duidelijke, relatief scherpe interfaces. XRR wordt vaak toegepast als aanvulling op andere karakterisatiemethoden zoals röntgendiffractie en GISAXS.

---