掠入射 X 射线荧光用于有序纳米结构的尺寸与元素表征

表面上受控有序纳米结构日益增长的重要性对现有计量技术构成了挑战。为了开发此类纳米结构并监测复杂的加工约束制造过程，既需要对纳米结构进行尺寸重建，也需要对其成分进行表征（理想情况下是定量表征）。在这项工作中，我们提出了一种基于软 X 射线荧光的方法，能够同时满足这两项要求。通过应用掠入射 X 射线荧光技术，并利用 X 射线驻波场效应，可以高灵敏度地研究纳米结构的尺寸和成分特征。通过改变激发辐射的入射角，元素敏感的荧光辐射从纳米物体内部的不同区域发射出来。通过应用适当的建模方案，这些数据集可用于确定纳米结构的特征。我们通过对由 Si$_3$N$_4$ 制成的层状光栅进行元素敏感重建来展示这些能力，其中 O-K$\alpha$ 和 N-K$\alpha$ 荧光发射的 GIXRF 数据允许在光栅结构表面重建一层薄氧化层。此外，我们还将该技术应用于三维纳米结构，并以定量方式推导出尺寸和成分参数。