反射率测量XRR简介ppt课件
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反射率测量XRR简介ppt课件
•前置四晶单色器
后置分析晶体:
• 1-bounce Ge(220s) • 3-bounce Ge(220s)
• 单色器提供高度准直和单色化的入射线束 • 分析晶体进一步提高仪器分辨率 • 强度 ≈ 105 - 106 cps
ppt课件.
25
反射率测量实例 SiO2 on Si
Int. [au]
1e4
X-ray tube
Rotary absorber
4-bounce Ge(220s) monochromator
slit-holder Goebel mirror
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30
探测器端的分辨率选择 Pathfinder
• 光路自动切换
功能超级强大的探测器光路
Scinti
Pathfinder
Motorized slit
包含了粗糙度模型的反射系数公式
R(qz ) RF (qz ) exp 2qz 2 / 2
Exponential decay
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10
反射率和粗糙度的关系
•粗糙度降低了反射光线的强度 •XRR 对粗糙度是非常敏感的 •粗糙度造成X-射线的漫散射 •样品的界面和表面粗糙度要不大 于3-5 nm.
薄膜厚度01nm1000nm材料密度12表面和界面粗糙度35nm反射率测量xrr是利用x射线在物质中发生的折射和反射表面界面以及反射线之间的互相干涉对薄膜的性质密度厚度粗糙度进行研究的一种方法可获得的样品信息膜层厚度化学成分膜层密度表面和界面粗糙度镜面反射4可以在样品中看到你的影子平整样品表面二维方向没有结构样
Tolerance
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40
Amorphous HfO2 film – Ultra thin films
反射率测量XRR简介ppt课件
22
反射率测量实例 LaZrO on Si
0
1*10 1*10 1*10
-1
-2
Intensity [au]
1*10 1*10 1*10 1*10 1*10 1*10
-3
-4
6.7 nm LaZrO Si (111)
-5
-6
-7
-8
2
4
6
8
10
12
14
23
使用分析晶体的XRR 测量配置
没有结构 样品表面粗糙度< 5nm 膜层和衬底，或者不同的 膜层之间存在比较显著的 物质或者电子密度差异 沿着x射线的方向，样品长 度至少3-5毫米。
5
反射率测量(XRR)的基本原理
•X射线在样品表面发生反射 和折射现象 •折射光进入样品内部，在薄 膜于衬底/下一层 的界面又发 生反射和折射。 •两束反射光束发射干涉，产 生干涉条纹
不同的仪器分辨率 光斑样品表面尺寸
16
最简单的XRR仪器设置
• 狭缝尺寸50-100 µm • 最高强度大约107 cps • 背底较高
17
Göbel Mirror原理
Goebel mirror Parabola
X-ray source
Sample
• GM镜将大约≈0.35°的发散光聚焦成1.2 mm的平行光 (60-mm mirror) • 强度>109 cps • 背底低，只有Kα
晶体和非晶材料
XRR 可以提供哪些信息?
薄膜厚度 0.1 nm – 1000 nm 材料密度 < 1-2% 表面和界面粗糙度 < 3-5 nm
3
可获得的样品信息
膜层厚度
反射率测量实例 LaZrO on Si
0
1*10 1*10 1*10
-1
-2
Intensity [au]
1*10 1*10 1*10 1*10 1*10 1*10
-3
-4
6.7 nm LaZrO Si (111)
-5
-6
-7
-8
2
4
6
8
10
12
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使用分析晶体的XRR 测量配置
没有结构 样品表面粗糙度< 5nm 膜层和衬底，或者不同的 膜层之间存在比较显著的 物质或者电子密度差异 沿着x射线的方向，样品长 度至少3-5毫米。
5
反射率测量(XRR)的基本原理
•X射线在样品表面发生反射 和折射现象 •折射光进入样品内部，在薄 膜于衬底/下一层 的界面又发 生反射和折射。 •两束反射光束发射干涉，产 生干涉条纹
不同的仪器分辨率 光斑样品表面尺寸
16
最简单的XRR仪器设置
• 狭缝尺寸50-100 µm • 最高强度大约107 cps • 背底较高
17
Göbel Mirror原理
Goebel mirror Parabola
X-ray source
Sample
• GM镜将大约≈0.35°的发散光聚焦成1.2 mm的平行光 (60-mm mirror) • 强度>109 cps • 背底低，只有Kα
晶体和非晶材料
XRR 可以提供哪些信息?
薄膜厚度 0.1 nm – 1000 nm 材料密度 < 1-2% 表面和界面粗糙度 < 3-5 nm
3
可获得的样品信息
膜层厚度
XRF介绍PPT课件
4
• 他发现了下例事实：（1）X射线除了能引起氰亚铂酸钡发荧光外，还能 引起许多其它化学制品发荧光。（2）X射线能穿透许多普通光所不能穿 透的物质；特别是能直接穿过肌肉但却不能透过骨胳，伦琴把手放在阴 极射线管和荧光屏之间，就能在荧光屏上看到他的手骨。（3）X射线沿 直线运行，与带电粒子不同，X射线不会因磁场的作用而发生偏移
9
巴克拉 —— 元素的特征次级X射线标识谱
• 巴克拉发现了每一种化学元素产生一种次级X射线辐射，因此，它可被看 作是该元素的特征标志，巴克拉称其为标识X射线
• 巴克拉还发现，标识谱线被区分为两个不同的范围：K系列和L系列。K 系列的穿透本领较强，L系列的穿透本领较弱。巴克拉成功地研究了从钙 到铈的K系列和从银到铋的L系列
固体样品需要在真空环境下分析 液体样品需要在氦气环境下分析
XRF相对于其它技术的优势：
分析速度 通常很简单的样品制备 非常好的稳定性和精度 很宽的动态范围
最重要的，X射线荧光是非破坏性的分析
32
XRF原理
33
激发
X射线光管
产生能够激发原子的光子
可提供最大70KV和4200W 需要冷却装置，低功率可用空气冷却，高功率需要外冷 注意: 铍窗易损坏 (50um,75um) 和电视机的阴极管设计相似
内部样品传送器
Primary Beam Filter
Aperture Changer
Helium 氦气快门 Primary Collimator Changer
晶体
X-光管 真空泵
Vapor Filter
测角仪
发生器
探测器
19
WDXRF 原理:布拉格公式
n = 2d sin()
n = 射线的级数 = 射线的波长 d =晶体的晶面间距 =布拉格角
• 他发现了下例事实：（1）X射线除了能引起氰亚铂酸钡发荧光外，还能 引起许多其它化学制品发荧光。（2）X射线能穿透许多普通光所不能穿 透的物质；特别是能直接穿过肌肉但却不能透过骨胳，伦琴把手放在阴 极射线管和荧光屏之间，就能在荧光屏上看到他的手骨。（3）X射线沿 直线运行，与带电粒子不同，X射线不会因磁场的作用而发生偏移
9
巴克拉 —— 元素的特征次级X射线标识谱
• 巴克拉发现了每一种化学元素产生一种次级X射线辐射，因此，它可被看 作是该元素的特征标志，巴克拉称其为标识X射线
• 巴克拉还发现，标识谱线被区分为两个不同的范围：K系列和L系列。K 系列的穿透本领较强，L系列的穿透本领较弱。巴克拉成功地研究了从钙 到铈的K系列和从银到铋的L系列
固体样品需要在真空环境下分析 液体样品需要在氦气环境下分析
XRF相对于其它技术的优势：
分析速度 通常很简单的样品制备 非常好的稳定性和精度 很宽的动态范围
最重要的，X射线荧光是非破坏性的分析
32
XRF原理
33
激发
X射线光管
产生能够激发原子的光子
可提供最大70KV和4200W 需要冷却装置，低功率可用空气冷却，高功率需要外冷 注意: 铍窗易损坏 (50um,75um) 和电视机的阴极管设计相似
内部样品传送器
Primary Beam Filter
Aperture Changer
Helium 氦气快门 Primary Collimator Changer
晶体
X-光管 真空泵
Vapor Filter
测角仪
发生器
探测器
19
WDXRF 原理:布拉格公式
n = 2d sin()
n = 射线的级数 = 射线的波长 d =晶体的晶面间距 =布拉格角
光学薄膜透反射率的常用测量方法(共31张PPT)
单
色
光
样
品
池
参
比
池
• 参考光和主光束：分别被探测器接收；
• 透射率：两信号相除；
• 测试前要进行系统光谱校正；
探
测
器
干涉型光谱分析系统
• 红外：～25um；
• 应用迈克尔逊干涉仪对不同波长的光信号进行频率调制，在频
率域内记录干涉强度随光程改变的完全干涉图信号，并对此干
涉信号进行傅立叶逆变换，得到被测光光谱；
于b处，测试信号I2，则R=(I1I2)1/2
I1 I 0 R
k
f
k1
I2 I0R R
k
f
样品的反射率为：
R (I2 / I1)
1
k 1
利用激光谐振腔测试激光高反射镜的反射率
• 激光器的谐振腔由一块全
反射镜和一块半反半透的
镜(输出镜）构成；
• 当输出镜选定，全反镜反
射率改变％，出射激光的
• 减反射膜要求反射率的精度低于％，而激光高反射膜要求反射
率在高于99％的范围内能够有优于％的测量精度；
光谱分析测试系统-单次反射法测量反射率
此反射测试系统为小角度的斜入射系统。
光谱分析测试系统-多次反射法测量反射率
• 单次反射时参考样品反射率影响测试精度；
• V-W型测试：参考样品先放于位置a 处，测试信号I1；测试样品放
由于光斑位置的变化和偏振效应造成的。
• 非常规光谱特性的测量，需要自己设计测量
附件进行测量。
具体测量中的一些问题
• 入射光位置偏移带来测量的问题
• 如果测自然光的倾斜入射透过率，由于入射
光偏振态的问题带来测量问题
• 突跳现象
色
光
样
品
池
参
比
池
• 参考光和主光束：分别被探测器接收；
• 透射率：两信号相除；
• 测试前要进行系统光谱校正；
探
测
器
干涉型光谱分析系统
• 红外：～25um；
• 应用迈克尔逊干涉仪对不同波长的光信号进行频率调制，在频
率域内记录干涉强度随光程改变的完全干涉图信号，并对此干
涉信号进行傅立叶逆变换，得到被测光光谱；
于b处，测试信号I2，则R=(I1I2)1/2
I1 I 0 R
k
f
k1
I2 I0R R
k
f
样品的反射率为：
R (I2 / I1)
1
k 1
利用激光谐振腔测试激光高反射镜的反射率
• 激光器的谐振腔由一块全
反射镜和一块半反半透的
镜(输出镜）构成；
• 当输出镜选定，全反镜反
射率改变％，出射激光的
• 减反射膜要求反射率的精度低于％，而激光高反射膜要求反射
率在高于99％的范围内能够有优于％的测量精度；
光谱分析测试系统-单次反射法测量反射率
此反射测试系统为小角度的斜入射系统。
光谱分析测试系统-多次反射法测量反射率
• 单次反射时参考样品反射率影响测试精度；
• V-W型测试：参考样品先放于位置a 处，测试信号I1；测试样品放
由于光斑位置的变化和偏振效应造成的。
• 非常规光谱特性的测量，需要自己设计测量
附件进行测量。
具体测量中的一些问题
• 入射光位置偏移带来测量的问题
• 如果测自然光的倾斜入射透过率，由于入射
光偏振态的问题带来测量问题
• 突跳现象
光的反射课件ppt
总结词
眼镜的矫正
车身反光镜是一种交通安全装置，通过光的反射原理，让驾驶员能够看到车后的情况，提高行车安全性。
总结词
车身反光镜是一种交通安全装置，它通过反射车后的视野，让驾驶员能够看到车后的情况，避免车辆碰撞等事故的发生。这种装置通常由反光玻璃或反光膜等材料制成，具有反光、折射等光学特性。
详细描述
车身反光镜的使用
1
镜子的应用
2
3
镜子是反射光的主要应用之一，可以用于个人仪容整理、环境照明、艺术表演等。
医学领域中，内窥镜和显微镜等设备也利用光的反射进行观察和诊断。
军事领域中，潜望镜和瞄准镜等设备也利用光的反射实现隐蔽观察和射击。
03
某些品牌的眼镜利用反射原理减少强光对眼睛的刺激，提高视觉舒适度。
反射镜在生活中的应用
xx年xx月xx日
光的反射课件ppt
光的反射概述光的反射原理光的反射的应用光的反射实验及演示光的反射在日常生活中的应用实例光的反射在科学领域中的应用实例
contents
目录
01
光的反射概述
光在两种不同介质表面传播方向一般会发生改变
光在传播过程中遇到障碍物时会在障碍物表面发生反射
光反射是光学现象中最基本的现象之一
反射角等于入射角
入射光线、反射光线和法线在同一平面内
入射光线和反射光线分别位于法线两侧
02
光的反射原理
光在均匀介质中传播
反射定律
反射类型
光的反射现象的物理原理
镜面反射是指光线照射到光滑的表面时，以平行的方式反射回来；而漫反射是指光线照射到粗糙的表面时，以杂乱无章的方式反射回来。
区别
镜面反射和漫反射都是光的反射现象，都遵循反射定律。在日常生活中，许多物体表面都是既非完全光滑又非完全粗糙的，因此同时存在镜面反射和漫反射。
眼镜的矫正
车身反光镜是一种交通安全装置，通过光的反射原理，让驾驶员能够看到车后的情况，提高行车安全性。
总结词
车身反光镜是一种交通安全装置，它通过反射车后的视野，让驾驶员能够看到车后的情况，避免车辆碰撞等事故的发生。这种装置通常由反光玻璃或反光膜等材料制成，具有反光、折射等光学特性。
详细描述
车身反光镜的使用
1
镜子的应用
2
3
镜子是反射光的主要应用之一，可以用于个人仪容整理、环境照明、艺术表演等。
医学领域中，内窥镜和显微镜等设备也利用光的反射进行观察和诊断。
军事领域中，潜望镜和瞄准镜等设备也利用光的反射实现隐蔽观察和射击。
03
某些品牌的眼镜利用反射原理减少强光对眼睛的刺激，提高视觉舒适度。
反射镜在生活中的应用
xx年xx月xx日
光的反射课件ppt
光的反射概述光的反射原理光的反射的应用光的反射实验及演示光的反射在日常生活中的应用实例光的反射在科学领域中的应用实例
contents
目录
01
光的反射概述
光在两种不同介质表面传播方向一般会发生改变
光在传播过程中遇到障碍物时会在障碍物表面发生反射
光反射是光学现象中最基本的现象之一
反射角等于入射角
入射光线、反射光线和法线在同一平面内
入射光线和反射光线分别位于法线两侧
02
光的反射原理
光在均匀介质中传播
反射定律
反射类型
光的反射现象的物理原理
镜面反射是指光线照射到光滑的表面时，以平行的方式反射回来；而漫反射是指光线照射到粗糙的表面时，以杂乱无章的方式反射回来。
区别
镜面反射和漫反射都是光的反射现象，都遵循反射定律。在日常生活中，许多物体表面都是既非完全光滑又非完全粗糙的，因此同时存在镜面反射和漫反射。
xray原理及与物质作用PPT课件
34
光电效应2----- 俄歇效应
•
•
35
光电效应小结
光电子
被X射线击出壳层的电子即光电子,它带有 壳层的特征能量,所以可用来进行成分分析 (XPS)
俄歇电子 高能级的电子回跳,多余能量将同能级的另 一个电子送出去,这个被送出去的电子就是 俄歇电子带有壳层的特征能量(AES)
二次荧光 高能级的电子回跳,多余能量以X射线形式 发出.这个二次X射线就是二次荧光也称荧 光辐射同样带有壳层的特征能量
• 从L层跳出原子的电子称KLL俄歇电子。每种原子的俄歇电 子均具有一定的能量，测定俄歇电子的能量，即可确定该 种原子的种类，所以，可以利用俄歇电子能谱作元素的成 分分析。不过，俄歇电子的能量很低，一般为几百eV，其 平均自由程非常短，人们能够检测到的只是表面两三个原 子层发出的俄歇电子，因此，俄歇谱仪是研究物质表面微 区成分的有力工具。
第一章 X射线物理基础
伟大的物理学家,X射线发明者------伦琴
1
绪
.1895年德国物理学家---“伦琴”发现X射线 .1895-1897年伦琴搞清楚了X射线的产生、传
播、穿透力等大部分性质 .1901年伦琴获诺贝尔奖 .1912年劳埃进行了晶体的X射线衍射实验
2
X射线最早的应用
• 在X射线发现后几个月 医生就用它来为病人 服务
• X射线通过物质时产生的光电效应和俄歇效 应，使入射X射线的能量变成光电子、俄歇 电子和荧光X射线的能量，使X射线强度被 衰减，是物质对X射线的真吸收过程。
31
光电效应 ---光电子和荧光X射线
•
•
32
光电效应1
• 激发K系光电效应时，入射光子的能量必 须等于或大于将K电子从K层移至无穷远 时所作的功WK，即
光电效应2----- 俄歇效应
•
•
35
光电效应小结
光电子
被X射线击出壳层的电子即光电子,它带有 壳层的特征能量,所以可用来进行成分分析 (XPS)
俄歇电子 高能级的电子回跳,多余能量将同能级的另 一个电子送出去,这个被送出去的电子就是 俄歇电子带有壳层的特征能量(AES)
二次荧光 高能级的电子回跳,多余能量以X射线形式 发出.这个二次X射线就是二次荧光也称荧 光辐射同样带有壳层的特征能量
• 从L层跳出原子的电子称KLL俄歇电子。每种原子的俄歇电 子均具有一定的能量，测定俄歇电子的能量，即可确定该 种原子的种类，所以，可以利用俄歇电子能谱作元素的成 分分析。不过，俄歇电子的能量很低，一般为几百eV，其 平均自由程非常短，人们能够检测到的只是表面两三个原 子层发出的俄歇电子，因此，俄歇谱仪是研究物质表面微 区成分的有力工具。
第一章 X射线物理基础
伟大的物理学家,X射线发明者------伦琴
1
绪
.1895年德国物理学家---“伦琴”发现X射线 .1895-1897年伦琴搞清楚了X射线的产生、传
播、穿透力等大部分性质 .1901年伦琴获诺贝尔奖 .1912年劳埃进行了晶体的X射线衍射实验
2
X射线最早的应用
• 在X射线发现后几个月 医生就用它来为病人 服务
• X射线通过物质时产生的光电效应和俄歇效 应，使入射X射线的能量变成光电子、俄歇 电子和荧光X射线的能量，使X射线强度被 衰减，是物质对X射线的真吸收过程。
31
光电效应 ---光电子和荧光X射线
•
•
32
光电效应1
• 激发K系光电效应时，入射光子的能量必 须等于或大于将K电子从K层移至无穷远 时所作的功WK，即
XRR 测量步骤
反射率测量步骤
1.0.2毫米GM发散狭缝， 0.6毫米探测器防散
射狭缝， 0.1毫米探测器狭缝。
2.0.2 毫米（2个）铜吸收片，探测器扫描，Zi
探测器。
3.光管和探测器都放到0。
放上样品， z扫描，
强度一半。
做摇摆曲线（-1 to 1），双击最
高点，再做一次z扫描，强度一半。
4.把2theta (注意不是探测器)定在0.5 度，做摇
摆曲线。
应该看到一个最强峰（全反射峰）。
双击峰的位置。
5.如果全反射峰的强度小于4Kcps，可以去掉
一个铜吸收片,留下一个吸收片。
作
2theta/omega 扫描。
会看到反射震荡条纹。
6.当强度下降到4Kcps后，去掉另外一个铜吸
收片。
再接着扫（continue）。
结束后存盘。
7.或者在Wizard里面编辑测量，编辑两个测量range，在去掉铜吸收片的位置为他们的结合点。
在delay time里定30 秒去拿掉铜吸收片。
the scan starts。
反射检查 ppt课件
PPT课件
6
反射的检查方法
浅反射（Superficial reflex ）－肛门反射 （anal reflex ） 反射中枢：S 4~5 方法：用大头针轻划肛门周围皮肤，正常反应为肛门括约肌的收缩
PPT课件
7Leabharlann 反射的检查方法 深反射（Deep tendon reflexe ） 刺激骨膜、肌腱经深部感受器完成的反射，又称腱反射。
深反射（Deep tendon reflexe ）－下肢的反射
膝腱反射（ Patellar reflex ）
方法：病人取坐位，小腿完全松弛下垂与大腿成直角。仰卧位时检查者 用左手在腘窝处托起两侧膝关节使小腿屈成120°。然后用右手持叩诊槌 叩击股四头肌肌腱。正常反应为小腿伸展。有些病人精神过于紧张、反射 引不出，可嘱病人双手扣起，用力拉紧再试即可引出。
PPT课件
14
反射的检查方法
深反射（Deep tendon reflexe ）－下肢的反射
踝阵挛（ ankle clonus ）
方法：病人取仰卧位，下 肢的髋膝关节稍屈曲，检查 者左手将患者膝部托起，右 手握足前端，突然用力使足 背屈并持续施压于足底，如 出现腓肠肌节律性收缩即为 踝阵挛 。
一侧腹壁反射消失 —PP同T课侧件锥体束病损。
4
反射的检查方法
浅反射（Superficial reflex ）－提睾反射 （cremasteric reflex ） 反射中枢：L 1~2 方法：用火柴杆或钝头竹签由下向上轻划股内侧上方皮肤，可引起同侧 提睾肌收缩，睾丸上提。 临床意义：双侧反射消失： L 1~2病损。 一侧反射减弱或消失：锥体束损害、老年人及局部病变（腹 股沟疝 、阴囊水肿、睾丸炎）。
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ppt课件.
18
Handling the high flux: Rotary Absorber 自动旋转吸收片
Rotary absorber
Scintillation counters linear up to 2 x 105 cps
10,000 times more intensity from the tube side
•分析晶体提高了2theta 的
角度分辨率
• 1-bounce Ge(220) • 3-bounce Ge(220)
• 分析晶体将x射线单色化，同时可以接收全部的反射束，无需探测器狭缝 • 强度 ≈ 3x107 cps (for a 3-bounce analyzer)
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可以在样品中看到 你的影子
平整样品表面，二维方向 没有结构
样品表面粗糙度< 5nm 膜层和衬底，或者不同的
膜层之间存在比较显著的 物质或者电子密度差异 沿着x射线的方向，样品长 度至少3-5毫米。
5
反射率测量(XRR)的基本原理
•X射线在样品表面发生反射 和折射现象
•折射光进入样品内部，在薄 膜于衬底/下一层 的界面又发 生反射和折射。
ppt课件.
1
提纲
ＸＲＲ介绍 仪器硬件选择和测量配置 ＸＲＲ数据解析
ppt课件.
2
什么是薄膜的反射率测量(XRR)?
反射率测量（XRR）是利用X射线在物质中发生的折射和反射（表 面，界面），以及反射线之间的互相干涉对薄膜的性质（密度，厚 度，粗糙度）进行研究的一种方法
对材料表面非常敏感的技术
qx qz
i ki
f
q
kf
The scattering function S is convoluted with the resolution function R of the instrument:
I (q) S (Q) 2 R(q Q) dQ
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•通过直射光的扫描半峰宽ΔΨ可 以估算仪器的分辨率
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20
不同狭缝宽度的XRR测量数据
1e7
1e6
1e5
with 0.6 mm slit
with 0.1 mm slit
1e4
1000
~ 5 min
~ 6.5 h
100
0
1
2
3
4
5
6
7
ppt课件.
21
超薄材料的 XRR测量配置
• 入射光路狭缝很宽 • 长索拉的角度分辨率~0.1° • 强度 ≈ 8x108 cps
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11
反射率和膜层厚度的关系
ppt课件.
12
反射率和膜层厚度的关系
•不同界面的反射光相互干涉形成干 涉条纹
qz 2 / d
•最小的可测量膜层厚度是由测量范 围决定的 •最大的可测量膜层厚度是由仪器分 辨率决定的 •样品的膜厚范围应在仪器的可测范 围之内.
ppt课件.
13
XRR测量的仪器分辨率
无损 纳米尺度检测
晶体和非晶材料
XRR 可以提供哪些信息?
薄膜厚度 0.1 nm – 1000 nm 材料密度 < 1-2% 表面和界面粗糙度 < 3-5 nm
ppt课件.
3
可获得的样品信息
膜层厚度
化学成分 膜层密度
表面和界面粗糙度
镜面反射
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4
反射率测量(XRR)对样品的要求
4-position wheel with places for 4 different absorber foils
standard absorption factors:
1 - ~10 - ~100 - ~10000
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19
标准的XRR 测量设置
• 可以通过改变狭缝的宽度改变仪器的分辨率 • 狭缝通常0.1 – 0.2 mm • 强度 ≈ 2x108 cps
ppt课件.
22
反射率测量实例 LaZrO on Si
Intensity [au]
0
1*10
-1
1*10
-2
1*10
-3
1*10
-4
1*10
-5
1*10 1*10-6
-7
1* nm LaZrO Si (111)
2
4
6
8
10
12
14
ppt课件.
23
使用分析晶体的XRR 测量配置
/ 2 qz 2k cos( ) qx qz
•测量特定膜层厚度的前提
/ 2d
14
反射率干涉条纹振幅
•反射率测量对膜层的电子密 度很敏感
•反射率干涉条纹振幅随着膜 层之间 密度差异的增大而增 大。
•“好的”反射率样品膜层之 间的电子密度差异要大
ppt课件.
15
反射率测量仪器和实验配置
平行光几何 不同的仪器分辨率 光斑样品表面尺寸
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最简单的XRR仪器设置
• 狭缝尺寸50-100 µm • 最高强度大约107 cps • 背底较高
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Göbel Mirror原理
Goebel mirror
Parabola
X-ray source
Sample
• GM镜将大约≈0.35°的发散光聚焦成1.2 mm的平行光 (60-mm mirror) • 强度>109 cps • 背底低，只有Kα
•两束反射光束发射干涉，产 生干涉条纹
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反射率和密度的关系
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样品的密度越高，全反射角越大。
c
样品的电子密度越高，高角度的 反射强度越大
r
c
4
2
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反射率和粗糙度的关系
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反射率和粗糙度的关系
两种不同的粗糙度
大尺度的-Waviness
• 〉100 nm •使反射光的宽度增大 •没有任何有用信息 • XRR无效 •样品表面要平
包含了粗糙度模型的反射系数公式
R(qz ) RF (qz ) exp 2qz 2 / 2
Exponential decay
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反射率和粗糙度的关系
•粗糙度降低了反射光线的强度 •XRR 对粗糙度是非常敏感的 •粗糙度造成X-射线的漫散射 •样品的界面和表面粗糙度要不大 于3-5 nm.
微观尺度的粗糙
•原子级到-几个纳米 •使得反射光的强度降低 •XRR可接受
microscopic roughness
waviness
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反射率和粗糙度的关系
微观粗糙度模型
w(z)
界面为微观粗糙震荡的集合
w(z)
1
2 2
exp
z2
2 2
rms-roughness σ: = standard deviation of the Gaussian distribution