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xrd即x-raydiffraction的缩写,x射线衍射,通过对材料进行x射线衍射,分析其衍射图谱,获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。x射 线是一种波长很短(约为20~0.06埃)的电磁波,能穿透一定厚度的物质,并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、*体电离。在用电子束轰击金属“靶”产生的x射线中,xrd摇摆曲线检测费用多少,包含与靶 中各种元素对应的具有特定波长的x射线,称为特征(或标识)x射线。
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薄膜材料就是厚度介于一个纳米到几个微米之间的单层或者多层材料。由于厚度比较薄,薄膜材通常依附于一定的衬底材料之上。常规xrd测试,x射线的穿透---一般在几个微米到几十个微米,这远远大于薄膜的厚度,导致薄膜的信号会受到衬底的影响。
另外,随着衍射角度的增加,x射线在样品上的照射面积逐渐减小,x射线只能辐射到部分样品,xrd摇摆曲线检测哪里可以做,无法利用整个样品的体积,衍射信号弱。薄膜掠入射衍射(gid:grazing incidence x-raydiffffraction)---地解决了以上问题。所谓掠入射是指使x射线以非常小的入射角(<5°)照射到薄膜上,小的入射角---减小了在薄膜中的穿透--- 。同时低入射角---增加了x射线在样品上的照射面积,增加了样品参与衍射的体积。这里有两点说明:gid需要的硬件配置;常规gid只适合多晶薄膜和非晶薄膜,不适合单晶外延膜。
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布拉格定律
当一束具有一定波长λ的x射线照射到多晶体上时,会在一定的衍射角2θ上接收到反射的x射线强度---值(即衍射峰),这便是x射线衍射现象,如图1所示。x射线波长λ、衍射晶面间距d和布拉格角θ之间满足公式(1)。在x射线衍射残余应力分析中,选用合适靶材的x射线管,即选定合适的波长λ,通过衍射装置测定衍射角2θ,就可以计算出相应晶面的晶面间距d。
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