X射线衍射仪在薄膜结构分析中的测试方法研究
ito薄膜的xrd峰标准
ITO薄膜的XRD峰标准一、引言ITO薄膜，即掺锡氧化铟薄膜，是一种在光电领域广泛应用的材料。
由于其良好的导电性和透明性，ITO薄膜被广泛应用于各种显示器件、太阳能电池、触摸屏等光电器件中。
X射线衍射（XRD）是研究晶体结构的重要手段，对于ITO薄膜的质量控制和性能优化具有重要意义。
本文将重点探讨ITO薄膜的XRD峰标准及其在实践中的应用。
二、ito薄膜的XRD峰标准的重要性ITO薄膜的XRD峰标准的重要性主要体现在以下几个方面：1.晶体结构分析：通过分析ITO薄膜的XRD峰，可以获得薄膜的晶体结构信息，如晶格常数、晶向等。
这些信息对于了解薄膜的生长过程、控制工艺参数、优化材料性能等具有重要意义。
2.质量控制：在ITO薄膜的制备过程中，通过对XRD峰的检测和分析，可以对薄膜的质量进行监控。
如果XRD峰出现异常或偏差，可能意味着薄膜的晶体结构出现了问题，如成分不均匀、晶体取向差等，从而影响其性能。
3.批次管理：对于大规模生产中的ITO薄膜，通过比较不同批次样品的XRD峰，可以评估各批次之间的性能一致性，确保生产过程的稳定性和产品质量的可靠性。
4.性能优化：通过对ITO薄膜的XRD峰进行深入研究，了解其晶体结构与性能之间的关系，可以为优化材料性能提供理论依据和实验指导。
三、ito薄膜的XRD峰标准制定制定ITO薄膜的XRD峰标准需要遵循以下步骤：1.确定测试条件：在制定标准前，首先需要确定XRD测试的条件，如测试仪器、射线源、扫描范围、扫描速度等。
这些条件的选定应以保证测试结果的准确性和可重复性为原则。
2.收集参考数据：收集大量不同工艺条件、不同成分比例、不同制备条件的ITO薄膜的XRD谱图作为参考数据。
这些数据将有助于建立完善的数据库，为标准制定提供依据。
3.峰识别与标定：根据ITO薄膜的晶体结构和XRD谱图的特征，识别和标定主要的衍射峰。
同时，确定各衍射峰对应的晶面和晶向。
这一步骤需要充分考虑ITO薄膜的可能晶型和晶相结构。
x 射线衍射曲线拟合计算分峰法计算薄膜的结晶度
x 射线衍射曲线拟合计算分峰法计算薄膜的结晶度X射线衍射曲线拟合计算分峰法计算薄膜的结晶度X射线衍射技术是一种常用的材料表征方法，通过研究晶体的衍射现象，可以获取材料的结晶结构信息。
在薄膜材料研究领域，X射线衍射技术被广泛应用于分析薄膜的结晶度。
本文将介绍X射线衍射曲线的拟合计算方法，重点讨论了分峰法在计算薄膜结晶度方面的应用。
一、X射线衍射曲线的特点X射线衍射曲线是材料在X射线照射下产生的衍射峰的强度与衍射角度的关系曲线。
每个衍射峰对应着晶体中某一晶面的衍射。
通过分析衍射峰的位置、强度和形状，可以推断出材料的结晶结构和晶体学有关参数。
二、分峰法的原理分峰法是通过对X射线衍射曲线进行拟合，找到各个衍射峰的位置和强度，进而计算出材料的结晶度。
常用的分峰法包括高斯拟合、洛伦兹拟合等。
三、分峰法的步骤1. 导入X射线衍射曲线数据2. 预处理数据，去除背景噪声3. 初步确定衍射峰的位置4. 进行拟合计算，得到各个衍射峰的位置和强度5. 根据拟合结果计算薄膜的结晶度指标，如FWHM、晶粒大小等四、结晶度的计算结晶度是描述材料中结晶程度的参数，通常用全宽半最大值（FWHM）或晶粒大小等指标来表示。
FWHM越小，表示材料的结晶度越高；晶粒大小越大，结晶度也越高。
五、应用实例以某种薄膜材料为例，通过X射线衍射分峰法计算其结晶度。
经过数据处理和拟合计算，得到了薄膜中几个主要衍射峰的位置和强度，进而计算出了薄膜的FWHM值和晶粒大小。
通过对比不同样品的结晶度参数，可以评估材料的结晶性能。
六、结论X射线衍射曲线拟合计算分峰法是一种有效的方法，用于分析薄膜材料的结晶度。
通过分析衍射峰的位置和强度，可以准确地评估材料的结晶性能，为薄膜材料的研究和开发提供重要参考。
通过以上介绍，我们可以看到X射线衍射曲线拟合计算分峰法在计算薄膜的结晶度方面具有重要的应用意义，为研究人员提供了一种准确、有效的表征方法。
希望本文的介绍能够对相关领域的研究人员有所帮助。
薄膜制备实训总结
薄膜制备实训总结一、实训背景薄膜制备是一种常见的表面加工技术，通过将固态材料转化为薄膜状，可以改善材料的性质和功能。
为了更好地掌握薄膜制备技术，我参加了一次实训，通过实际操作和实验结果的分析，使我对薄膜制备有了更深入的了解。
二、实训过程本次实训主要包括了四个步骤：准备材料，薄膜制备，薄膜表征和薄膜应用。
2.1 准备材料在进行薄膜制备之前，首先需要准备好所需的原材料和实验设备。
我们选择了聚合物材料作为制备薄膜的基础材料，同时还需要一些辅助材料和化学试剂。
此外，我们还需要一些仪器设备，如电子天平、旋涂机等。
2.2 薄膜制备在薄膜制备的过程中，我们采用了旋涂法。
首先，我们将聚合物溶液滴在玻璃基板上，并利用旋涂机将溶液均匀涂布在基板表面。
然后，我们将涂布后的基板放入烘箱中进行烘烤，使溶液中的溶剂挥发掉，从而形成了薄膜。
2.3 薄膜表征制备完成的薄膜需要进行表征，以了解其性质和结构。
我们使用了透射电子显微镜（TEM）对薄膜进行形貌观察，利用X射线衍射（XRD）对薄膜的结构进行分析，同时还使用了表面粗糙度测试仪对薄膜的表面粗糙度进行测量。
2.4 薄膜应用在实训的最后一步，我们研究了薄膜的应用领域。
薄膜在各个领域都有广泛的应用，比如太阳能电池板、液晶显示屏等。
我们选择了几个比较热门的应用领域进行研究，并进行了实验验证。
三、实训收获通过这次薄膜制备的实训，我不仅了解了薄膜制备的基本原理和步骤，还学会了操作旋涂机和使用相关仪器设备。
通过实际操作和实验结果的分析，我更加深入地了解了薄膜的结构与性质的关系，对薄膜的应用也有了更深入的了解。
同时，实训过程中也暴露了我在操作技巧和数据分析方面的不足之处，这也为我今后的学习和进一步提高提供了指导。
通过与同学的合作讨论和老师的指导，我不仅加深了对薄膜制备的理解，还提高了实验操作的熟练度。
四、实训反思本次薄膜制备实训给我提供了一个很好的学习机会，但是由于实训时间较短，仅能进行简单的薄膜制备和分析，难以覆盖所有的细节。
XRR实验报告
X射线反射实验报告实验目的1.了解X射线测试仪器的组成；2.理解X射线反射测试的原理和基本操作步骤；3.学习X射线反射测试数据的基本处理方法。
实验原理在薄膜材料的研究中，其结构参数的测量，特别是厚度和表面粗糙度的测量对薄膜材料的结构和性能研究至关重要。
Ｘ射线反射(XRR)以其无损伤性、高精度以及测量速度快等特点被认为是目前测量薄膜厚度和表面粗糙度等参数的主要手段。
XRR通过X射线的总外部反射效应来研究薄层结构、表面和界面。
多用于表征磁性、半导体和光学材料中的单层和多层结构及涂层。
Ｘ射线以很小的入射角斜入射到薄膜介质中时，将在薄膜表面和薄膜与衬底的界面处发生折射和反射现象，如图1所示，在薄膜上下界面反射的光线符合干涉条件，将发生干涉相长与干涉相消，所得到的反射强度随入射角变化的周期性振荡曲线中包含有薄膜厚度、表面粗糙度和密度等参数信息,反射曲线上θc的位置、衍射峰的周期Δθ和反射强度减小的趋势分别决定了薄膜的密度ρ、厚度d 和表面粗糙度σ。
图中Κi、Κr和Κt分别表示入射、反射和折射Ｘ射线的波矢，θi，θr和θt分别是入射、反射和折射Ｘ射线与界面的夹角，q z＝Κr－Κi为散射波矢，n0，n1和n2分别表示在真空、薄膜和衬底三种介质中Ｘ射线的折射率。
图1光入射到单层薄膜上发生反射和折射的示意图厚度是薄膜的基本参数，当利用XRR测试薄膜试样时，膜层的厚度会对测试产生三种影响：①衍射强度会随薄膜厚度而变，膜越薄，衍射体积越小，衍射强度就越小；②薄膜上下界面的反射（衍射）光束将发生干涉，显示出干涉条纹，条纹的周期与薄膜厚度有关；③衍射峰将随薄膜厚度的减小而宽化，膜越薄，则衍射峰宽度越宽。
在θ小于全反射临界角θc时，入射光束在薄膜表面发生全反射，反射光束的强度几乎没有变化；而当θ大于θc时，一部分入射光束在薄膜表面发生反射，并随着θ的增大反射光束强度呈指数型减小，另一部分入射光束将穿透薄膜并在薄膜与衬底的界面上发生反射。
多晶体X射线衍射分析的应用之五薄膜表面结构分析
在2为20～80扫描内对基底表面进行－2扫描， 出现CeO2的(002)和(004)峰，说明试样表面为CeO2 (100) 晶面。
选取CeO2的(204)晶面，查的2＝79.08,与(100)晶面 的夹角＝26.57， ＝12.97。
将X射线衍射仪2轴的单独旋转，使探测器转动到 79.08 位置; 通过 轴的单独旋转使轴转到12.97 ；进行 扫描测试，其结果如图所示。
k
2 2
l
2 2
)
式中：h1k1l1为宏观表面的晶面参数；h2k2l2为被测晶 面的晶面参数。对与其它晶系可查相关资料。
这样，入射线与试样的夹角可表示为：
＝ －
即入射线与单晶(或外延膜)宏观表面间的夹角被确定。 扫描中在其试样自身平面内转动，而转动到被测晶面， 该晶面与宏观表面存在特定的角度关系，则晶面可以 唯一确定。
2、测试方法
欲对某一外延膜进行扫描。 (1) 确定角 a) 表面为特定晶面(h1k1l1)，被测晶面为(h2k2l2)，根据
晶面夹角公式可求出； b) 根据及晶胞参数求出d进而根据布拉格方程求出角； c) 再由公式＝ － ，即可求出角
(2) 测试
a) 通过X射线衍射仪2轴的单独旋转，将探测器转动到2 位置。
4) 所形成的薄膜层的晶体结构与距表面的距离变化的信 息——使用薄膜X射线衍射法，采用低掠入射角法，对 逐步改变X射线入射角时所得到的衍射图形进行定性分 析。
一、薄膜X射线的光学系统
薄膜X射线衍射法的原理是为低掠入射角法，即低 的入射角法。如图所示：
掠入射X射线光路图 (a) 聚焦X射线 (b) 平行束X射线
b) 通过 轴的单独旋转使试样表面与入射X射线成角， 即 轴转至角位置；
X射线反射_XRR_对薄膜样品厚度的研究_于吉顺(1)
图 1 光从一多层介质上被反射的示意图[1] Fig 1 The schematic drawing of t he light f ro m a mul2
tilayered medium[1 ] X 射线的波长很短 ,在常用的 X 射线分析中 ,其波 长在 0. 1～0. 2nm ,能量很高 ,能穿透纳米级的薄膜 ,从
我们的实践证实 ,测定的样品必须极其光滑和平
X 射线全反射 ( XRR) 方法研究薄膜 ,有些问题 ,比 如非平板样品的薄膜测定 ,又比如多层薄膜的膜的顺 序测定 ,均是需要进一步深化和完善 。
参考文献 :
[ 1 ] 利弗森 E ,叶恒强. 材料科学与技术丛书 (第 2B 卷) 材料 的特征检测[ M ]. 北京 :科学出版社 ,1998. 5712637.
通过以下的计算讨论薄膜厚度和周期04 (倒空间)
对应有 :5. 0
1 ÷60. 2
=
12. 04 (正空间)
于吉顺 等 : X 射线反射 ( XRR) 对薄膜样品厚度的研究
201
106 ÷2. 2 = 48. 18 (倒空间)
LiSiPON固态薄膜电解质的结构和性能分析
LiSiPON固态薄膜电解质的结构和性能分析李国珍;董磊;任伟;李德军【摘要】以Li3PO4和Si3N4为靶材,利用离子束辅助沉积N离子流轰击法制备非晶结构的固态电解质LiSiPON薄膜.实验中,通过控制N2气和Ar气的流量比,调节薄膜的含氮量.利用X线衍射、X线能量色散谱仪和X线光电子能谱仪研究薄膜的结构和组织成分的变化,并通过电化学阻抗测试仪获得薄膜的离子电导率,研究不同氮氩比对LiSiPON薄膜结构、组成和电学性质的影响.结果表明:N2和Ar流量比为1∶1时,薄膜含氮量最高,离子电导率达到最大值,在室温时电解质薄膜的离子电导可达6.8×10-6S/cm,是一种有潜力应用于全固态薄膜锂离子电池的电解质材料.【期刊名称】《天津师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(033)004【总页数】4页(P16-19)【关键词】LiSiPON固态电解质;离子束辅助沉积;离子电导率;薄膜锂离子电池【作者】李国珍;董磊;任伟;李德军【作者单位】天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387;天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387;天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387;天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387【正文语种】中文【中图分类】TM912.9随着电子器件不断向微型化、轻量化的方向发展，生产与之相匹配的微小尺寸化学电源成为迫切要求，特别是适用于微电子机械系统（microelectronic mechanical systems，MEMS）发展的微电池已引起人们的重视.目前已开展研究的微电池系列有微型锌镍电池、微型全固态锂电池、微型太阳电池、微型温差电池和微型燃料电池等.因为锂是最轻的金属元素，同时电负性最大，可以提供高比能量，因此，微型全固态锂电池被认为是最合适的电源之一.目前，已有许多用于全固态薄膜锂电池的电极薄膜材料，但有关电解质薄膜的研究明显落后于电极薄膜.研制高性能、低成本的电解质薄膜对开发全固态薄膜电池具有非常重要的意义[1-7].近年来，由于具有比能量高、循环性能好及安全性高等优点，且能够适应能源微型化、轻量化的要求，全固体薄膜锂电池逐渐成为研究热点.美国橡树岭国家实验室（ORNL）在1992年以Li3PO4为靶材，在N2气氛中用磁控溅射制备出一种具有良好电化学性能的无机电解质薄膜LiPON（Lithium Phosphorous Oxynitride），其室温电导率达2×10-6 S/cm[9-11].韩国 Lee等[14]以（1-x）Li3PO4·x Li2SiO3为靶材，在N2气氛下采用射频磁控溅射法制备了LiSiPON氧氮化物薄膜电解质，研究发现，随着Si含量增加，薄膜离子电导率逐渐升高，最高达1.24×10-5 S/cm.由于采用离子束辅助沉积可以获得致密均匀的薄膜，且工艺简单，易控制，本研究采用离子束辅助沉积技术制备LiSiPON薄膜，以期获得均匀致密、含氮量高的电解质薄膜.1 实验LiSiPON薄膜采用中国科学院沈阳科学仪器厂制造的FJL560CIZ型超高真空磁控与离子束联合溅射系统中的离子束辅助沉积设备进行制备，溅射靶材为直径50.9 mm、厚度3 mm的圆形Li3PO4靶和边长69.5 mm×69.5 mm、厚度3 mm的方形Si3N4靶.将圆形Li3PO4靶固定于方形Si3N4靶上，组成复合靶.为测量薄膜电解质的离子电导率，选择Au作为阻塞电极，在Si（100）基片上依次沉积了Au、LiSiPON薄膜和Au，形成Au/LiSiPON/Au的“三明治”结构，如图1所示.利用交流阻抗技术测定其离子电导率.其中，沉积的电解质薄膜厚约600 nm，薄膜Au厚约100 nm.实验所采用的基底为单面抛光的（100）单晶硅片，依次用丙酮、乙醇超声清洗15 min，吹干后立即送入真空沉积室中.沉积薄膜时，可利用电脑程序精确设置靶材的溅射时间，通过调节通入沉积室内N2气和Ar气的流量改变薄膜中N的含量，得到不同氮含量的LiSiPON薄膜.溅射离子源的工艺参数为溅射能量1.1 keV，溅射束流20 mA.实验时本底真空高于3.0×10-4 Pa，镀膜时工作气压约为8.0×10-3 Pa.沉积所得薄膜厚度约为500 nm，N2和Ar气的流量比分别为1∶1、1∶2和1∶5，所对应制备的样品编号分别为1#、2#和3#.采用X线衍射（X-raydiffraction，XRD）仪（D/MAX 2 500）确定薄膜的结构，测定光源为Cu KαX射线，扫描范围为20°～80°，步长为0.02°.利用 HitachiTM3000型X线能量色散谱（energy dispersive X-ray spectroscopy，EDS）确定薄膜中的元素组成和含量.LiSiPON固态电解质的化学组成与结构用X线光电子能谱仪（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS）测定.用台阶测厚仪（Ambios XP2）测量电解质薄膜的厚度.利用电化学阻抗测试仪（普林斯顿VersaSAT4）对LiSiPON薄膜进行交流阻抗分析，测量频率为1～100 kHz.2 结果与讨论2.1 薄膜的结构和组成图2是LiSiPON薄膜的XRD图谱.除了基底Si外，图谱中没有出现其他衍射峰，说明薄膜主要形态为非晶态.对于固态电解质薄膜而言，玻璃态电解质电导率的各向同性对制备工艺的简化非常有利，由于非晶薄膜骨架中具有较多空隙，这些空隙有利于锂离子运动和传导[12]，降低了锂离子迁移的活化能，因此，具有非晶态结构的电解质薄膜的电导率比晶态结构薄膜的电导率高出许多.图3和表1分别为氮氩气体流量比为1∶1的薄膜样品（1#）的EDS图谱和3个样品中Si、O、P和N的原子比.由样品的EDS图谱（图3）可以看出，样品1#中有N的沉积，其他2种样品的EDS图谱与图3类似，说明3种不同溅射条件所得薄膜中均出现了N的沉积.由表1可看出，当N2气流量不同时，薄膜中的N含量也存在明显变化.N2气和Ar气流量比为1∶1（1#）时，薄膜中的N原子百分比最高.薄膜中的含氮量与N2流量成正比，提高混合气体中N2气的比例可以获得氮含量较高的薄膜.同时由表1可知，3种样品中均含有大量的Si，这是由于Si 在Li2O-P2O5体系中的引入有助于形成交错互连的—Si—O—P—键合，有利于提高薄膜的电导率[14].在Li2O-P2O5体系中再引入N可以改变正磷酸盐阴离子的分布，并形成N的交错互连结构，提高Li+的迁移率，从而有助于获得较高的离子电导率.表1 1#、2#和3#样品中Si、O、P和N的原子比Tab.1 Si，O，P and N atom ic percentage of sam ples 1#，2#and 3#%样品编号 Si O P N 1# 39.52 47.70 8.11 4.68 2# 26.82 59.62 8.91 4.65 3# 32.64 49.77 15.05 2.54为了进一步考察IBAD沉积所得LiSiPON薄膜的化学组成，对1#样品薄膜进行XPS谱测试，结果如图4所示.分析图4可知，在结合能为398.1 eV处的不对称峰可以分解为在397.6 eV和399.4 eV处的2个峰，分别对应N的键合的P—N=P和结构，而在404.0 eV附近出现的小峰可能对应的N的键合为O—N=O[15].其中，交错互连的结构对提高Li+的迁移率有贡献，基于N1s峰在397.6 eV和399.4 eV处分解的2个峰的相对强度，可以得到电解质薄膜中约有40%的N是以键合的，由此推算薄膜中约有60%的P属于这种交错互连结构.2.2 薄膜的锂离子电导率图5为Au/LiSiPON/Au的电化学阻抗谱.图5中低频部分对应电极与电解质界面的贡献，高频部分应电解质薄膜的贡献.阻抗值是交流阻抗图中虚部最小时所对应的实部值.图5曲线由高频区的半圆和低频区的斜线两部分组成，具有固态离子导体薄膜在阻塞电极间的单一电介质弛豫过程的典型特征.图5中，0～1 000Ω处的半圆是LiSiPON薄膜的贡献；直线部分来自于Ag/LiSiPON/Ag“三明治”结构的阻塞电极体系，而它的斜率可能与Ag电极和电解质之间界面的粗糙度有关.由图5观察不到晶界对电导率的影响，这从另一个方面说明了制备出的LiSiPON薄膜为非晶态结构.LiSiPON电解质薄膜的阻抗Zel可以通过交流阻抗谱中半圆的低频部分在虚部的局部极小值所对应的实部数值得到，薄膜的电导率式（1）中：R为测得的薄膜阻抗；d为薄膜的厚度；A为电解质薄膜的反应面积.计算得到电解质薄膜的离子电导率为6.8×10-6 S/cm，与Bates等[4]制备的LiPON电解质薄膜相比，本研究沉积所得LiSiPON电解质薄膜的离子电导率有所增加.这可能是因为Si在Li2O-P2O5体系中的引入形成了交错互连的—Si—O—P—键合[16-17]，此结构提高了电导率.同时，在Li2O-P2O5体系中引入N可以改变正磷酸盐阴离子的分布，并形成N的交错互连结构，提高Li+的迁移率，从而有助于进一步提高离子电导率[18].3 结论以圆形Li3PO4和方形Si3N4为靶材，采用离子束辅助沉积的方法在N2气气氛中制备了固态电解质LiSiPON薄膜，所制备的薄膜为无色透明，表面平滑致密，没有颗粒团聚、针孔和裂缝等缺陷.N和Si的掺入提高了Li2O-P2O5体系的离子电导率，离子电导率最高可达6.8×10-6 S/cm，说明LiSiPON薄膜对于全固态薄膜锂离子蓄电池而言是一种很有潜力的电解质材料.【相关文献】[1]INSEOK SEO，STEVEWM.New developments in solid electrolytes for thin-film lithium batteries[J].Lithium Ion Batteries-New Developments，2012，2：101—144.[2]王兵.日本利用常温工业试制出全固体薄膜锂离子充电电池[J].功能材料信息，2010，7：5—6.[3]JONESSD，AKRIDGR JR.A thin film solid state microbattery[J].Solid State Ionics，1992，53/56：628—634.[4]BATESJB，GRUZALSKIGR，DUDNEY N J.Rechargeable thinfilm Lithium batteries[J].Solid State Ionics，1994，70/71：619—628.[5]DUDNEY N J，BATESJB，ZUHRR A.Nanocrystalline Li x Mn2-y O4 cathodes for solid-state thin-film rechargeable Lithium batteries[J].J Electrochem Soc，1999，146：2455—2464.[6]耿利群，任岳，朱仁江，等.全固态薄膜锂离子二次电池的研究进展[J].中国西部科技，2013，12（1）：8—9.[7]申万，杨志民，邢光健，等.固态薄膜电解质LiSiPON和其性能研究[J].电源技术，2006，30（3）：179—182.[8]陈梅.利用常温工艺的全固体薄膜锂电池试制成功 [J].电源技术,2011,35：487—488.[9]WANGB，KWAK BS，SALESBC，et al.Ionic 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薄膜材料X射线衍射物相分析与内应力测定
采用较低 角入射, X 射线的有效穿透深度较 浅, 此时仅获得薄膜的表面衍射信息。采用较高 角, X 射线的有效穿透深度较深, 可获得薄膜内层的 衍射信息。利用一系列掠射衍射谱线, 即可进行沿 纵向深度的衍射分析。
= K [ ( 2 + 2 ) / ( sin2 ) ]
= K [ ( 2 - 2 c) / ( sin2 ) ]
( 6)
定峰方法是应力测量工作的关键, 直接影响到
测量的精度。常规 X 射线定峰方法为顶部抛物线
法、半高宽中点法及交相关函数法。在确保衍射峰
完整的前提下, 选取 n 个薄膜衍射数据点( I i , 2 i ) 及 n 个标样数据点( Ic, i , 2 i ) , 其中 n 为偶数, 则薄 膜与标样之交相关函数[ 8] 为
n
H ( ) = Ii
i= 1
I c, i+ j
( 2 ) j = 1, 2,
( 7) 式中 ( 2 ) = 0. 02 为扫描步进角, = j ( 2 ) 即
4 80
图 5 薄膜 T iN( 422) 晶面与标样 N i( 400) 晶面 在 = 0 时的衍射峰形
考虑到衍射谱线比较毛糙, 使常规的顶部抛物 线或半高宽中点定峰方法精度较低, 所以采用交相 关函数 法定峰。图 6 为薄膜 T iN ( 422) 与标 样 Ni ( 400) 在侧倾角 = 0 情况下的交相关函数。可见, 交相关函数的峰值已达到百万数量级计数以上, 交 相关函数的曲线十分光滑。由式( 7) 可知, 交相关函 数实际是薄膜与基体衍射峰中各强度数据相乘后再 相加, 其峰值明显高于 X 射线衍射的计数强度, 因 此随机误差较小。不难发现, 交相关函数顶部各点 与所拟合的抛物线完全重合, 说明交相关函数定峰 方法比较理想。
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X 射线衍射仪在薄膜结构分析中的测试方法研究
概述
薄膜结构是材料科学中的一个重要研究领域。
在现代技术和应用领域，薄膜结构具有广泛的应用，如微电子制造、磁性存储介质、光学涂
层等。
因此，精确地了解薄膜结构对于实际应用具有重要意义。
在现代
材料分析技术中，X 射线衍射仪是一种重要的测试方法，用于薄膜结构分析。
X 射线衍射
X 射线衍射是一种利用X 射线对物质进行结构分析的技术。
当X 射
线穿过晶体时，由于晶体结构的周期性，X 射线会被晶体中的原子散射，产生衍射现象。
通过测量这些衍射信号，可以确定晶体结构的各项参数，如晶格常数、晶面间距等。
同时，X 射线衍射还可以用于薄膜结构的分析。
薄膜结构分析
薄膜结构的分析要求精确的测试和数据处理。
针对不同的数据需求，有不同的测试方法和分析技术。
在薄膜的制备过程中，通常涉及到多层
堆叠、多种配比、不同的表面修饰等因素。
这些因素都可能导致薄膜结
构的变化。
因此，薄膜结构分析要求测试方法高灵敏度、准确性和精度。
X 射线衍射仪作为其中一种测试工具可以提供详细的反射衍射图像和数据。
下面将对如何利用X 射线衍射仪进行薄膜结构分析作进一步介绍。
X 射线衍射仪测试方法
X 射线衍射测量一般基于布拉格衍射原理。
实验装置包括X 射线管、样品支架、测量仪器等。
在测量时，X 射线管首先产生特定波长的X 射线。
这些X 射线进入一束狭缝，减少散射。
X 射线通过样品时，发生布拉格衍射，并被检测器采集。
检测器通常由计数器、多道分析器等部分组成。
通过这些仪器，可以获得反射强度图像、条纹和峰值数据等信息。
各种样品不同的测量方式如下：
单晶体薄膜
采用反射式衍射模式下探测器扫描得到单晶体样品衍射波图谱。
反
射式衍射将X 射线射向样品，然后将相反方向的反射信号收集。
此模式
的优点是采集信噪比高、信号清晰。
同时这种方式能够减少三维晶体情
况下的各向异性的影响，更加真实反映单晶体本身的衍射情况。
多层薄膜
在利用X 射线衍射仪进行多层薄膜的测试时，需特别注意X 射线的入射角度和滑动角度的选取，进而增强测试数据的准确性和精度。
采用扫描式衍射模式下测试其衍射波图谱，其优点在于能够精确测量所有自由变量：滑动角度，入射角度，在滑动平面．测试时需确定滑动平面，方可发挥测试的准确性。
非晶体薄膜
非晶体薄膜的测试比较复杂，由于薄膜摆放角度较难控制。
在X 射
线衍射测量时，应采用光纤式入射，从而降低样品在旋转过程中的误差。
采取双侧探测器的方法，使样品周边部分得以照射，从而保证测试数据更加准确。
X 射线衍射仪在薄膜结构分析中的应用
通常，基于X 射线衍射的分析方法，可以用于研究薄膜的晶体结构、晶面取向、厚度、残留应力等。
这些参数对于薄膜性质的影响具有非常
重要的意义。
晶体结构
利用X 射线衍射仪可以测定晶体结构的参数，包括晶格常数、晶体
层数、晶面取向等信息。
利用晶体结构参数可以进一步分析材料的晶格
性质、原子的位置等信息。
晶面取向
利用X 射线衍射仪，可以很好地研究薄膜中晶体的晶面取向以F axis，S axis，D axis 等坐标系表示，其晶面取向方位对于材料的功能性质，如磁性、电性等表现出明显的影响。
厚度
X 射线衍射仪通常可用来分析薄膜的厚度Parametersike thickness 和“表面垂直优势v。
厚度分析利用布拉格衍射原理，通过测量薄膜衍射峰的强度和宽度，计算出薄膜的厚度数据。
残留应力
薄膜在成型过程中，受到热应力等因素的影响，会产生局部残留应力。
利用X 射线衍射仪可以测定薄膜中的残余应力。
可以通过衍射峰的变形，计算残留应力值，进一步优化材料的性能。
结论
总之，X 射线衍射仪在薄膜结构分析中有着重要的应用价值。
X 射线衍射仪不仅可以对薄膜的晶体结构、晶面取向、厚度、残留应力等进行分析，同时也可以优化薄膜的制备工艺，从而实现材料性能的提高。
在利用X 射线衍射仪测量薄膜样品时，需精心设计测试条件和选取滑动角度等自由变量，从而保证测试数据的准确性和精度。
作为一个先进的材料分析技术，X 射线衍射仪的应用将给薄膜材料的研究和应用带来更多的成果。