Rev. Phys. Appl. (Paris) 11, 113-125 (1976)
DOI: 10.1051/rphysap:01976001101011300

Étude des couches minces et des surfaces par réflexion rasante, spéculaire ou diffuse, de rayons X

P. Croce et L. Névot

Institut d'Optique, Laboratoire associé au C. N. R. S., Université de Paris-Sud, Bât. 503, 91405 Orsay, France

Abstract
The Fresnel formulae applied to optical surfaces, assumed to be perfectly plane and homogeneous, do not correctly explain the specular reflection curves obtained with bulk specimens or thin films. Considerations on various scattering processes (either elastic or inelastic) show that only elastic scattering, due to surface roughness or structural inhomogeneity, must play a role in the analysis of the reflection curves. In this paper some roughness models are presented and their validity range is given for both specular and diffuse reflection. Theoretical curves derived from these models are compared with experiments carried out on bulk specimen of titanium, silicon and germanium using the copper or chromium Kα1 radiations.

Résumé
Nous savons que les équations de Fresnel appliquées à des dioptres supposés, parfaitement plans et homogènes, ne permettent pas de rendre compte des courbes de réflexion spéculaire fournies par des échantillons massifs ou en couche mince. Nos considérations sur divers processus de diffusion élastique ou inélastique, montrent que seule la diffusion élastique introduite par les irrégularités ou inhomogénéités de surface est importante pour l'analyse de ces courbes. Nous proposons quelques modèles de rugosité et en précisons les domaines de validité aussi bien pour la réflexion spéculaire, que pour la réflexion diffuse (suivant la loi des réseaux). Ces modèles sont comparés avec les courbes expérimentales obtenues sur des échantillons massifs de titane, de silicium et de germanium, avec les rayonnements Kα 1 du cuivre ou du chrome.

PACS
6110K - X-ray reflectometry (surfaces, interfaces, films).
6835C - Interface structure and roughness.

Key words
Grazing incidence -- X-ray reflection -- Diffuse reflection -- Specular reflection -- Surface states -- Roughness -- Elastic scattering -- Titanium -- Silicon -- Germanium -- Investigation method -- Experimental study