反射高能电子衍射在薄膜生长中的表面分析(魏贤华著)思维导图
薄膜的构成和成分研究方法
反射高能电子衍射(}) 通常能量的电子束不能穿透大块晶体，对较厚晶体的表面结构研究， 可以使用反射电子衍射方法。入射电子束以很小的角度凉射到样品表 面上，产生电子衍射。原理上与透射情况一样，但是由于反射的特殊 几何布局，反射电子衍射谱有以下两个特点: ①由于试样本身的阻挡，衍射谱有一半被遮住，因此反射电子 衍射谱最多只能记录一半的衍射点.如果试样表面粗糙，或经过表 面处理(如化学腐蚀)，则表面上有许多凸出的小晶粒，入射电子穿 透这些晶粒产生衍射谱，这与透射情况基本相似。如果表面光滑， 为了满足衍射条件，样品略作倾斜，就可能将入射电子束及低指数 衍射束挡住。所以反射电子衍射谱中出现的衍射斑点远不如透射 电子衍射谱那样完全。 ②电子在样品中走过的全程长度与透射的情况相似，一般不 超过2千A，所以倒易点也在接近入射电子束的方向拉长。这祥， 由于电子束进入试样· 内的角度很小，人射深度有限，因此，衍射斑 点在掠射方向显著地变宽。
3.22多晶薄膜 多晶薄膜中由于各个晶粒的取向不同，所 以其晶面间距相同而取向不同的衍射点， 将落在同一半径的圆周上。这样，其衍射 点阵将是一圆环。图3- 11是甲级白云母上 蒸积的Au薄膜的电子衍射图。 若薄膜中原于排列没有长程们仔的周期住 时，则其电于衍盯图中将不会出现衍射斑 点和清锐的衍射环。因此，对无定形薄膜 的电子衍射将是一模糊环。
光电子在输运过程中能量损失是复杂的，主 要是光电子与杂质、自由电子、晶格的散射。 在目前的光电子能谱中，我们只考虑那些没 有发生非弹性碰撞的电子，即样品表面光电 子的平均自由程内产生的光电子。这时A =0。又知F}, = Ev - Ear，这里E;为真空 能级，并取Ev= 0，所以式C3-2fi)可写成 3.5 当已知lc} ,测得光电子的动能Ex}就可以从 式(3- 27)得知此光电子在样品中所具有的 初态能量E;。这个初态能量表征了样品成分 和结构的特性。这就是光电子能谱分析的基 本原理。 光电子能谱主要分析样品表层10--- 5 D人 范围内的样品成分和电子结构。
第4章光现象【速记清单】(解析版)-2024-2025学年八年级物理练习(北师版2024)
第四章光现象01 思维导图【考点1光的传播 】1.光源：发光的物体叫作光源。
2.光的传播径迹：光在同种均匀介质中沿直线传播。
3.光线：为了表示光的传播情况，通常用一条带有箭头的直线表示光的传播路径和方向，这样的直线叫作光线。
4.“光线”是为了研究光的传播规律而构建的物理模型。
5.光在不同介质中的传播速度一般是不同的，一般情况下，光在固体、液体、气体中的传播速度关系为v 固体＜v 液体＜v 气体。
6.光在真空中传播速度最大为c=3×108m/s 。
7.光的直线传播的例子：日食月食、影子、射击三点一线、排队、小孔成像等。
8.小孔成像所成像是倒立的实像，所成像的大小与像距和物距有关，所成像的形状与物体相同与小孔形状无关。
【考点2 光的反射】1.光的反射：我们把光从一种介质射到另一种介质表面后又返回原来介质中的现象，叫作光的反射。
2.3.法线：ON ，入射光线：AO ，反射光线：OB ，入射角：∠AON ，反射角：∠NOB4.光的反射定律：光在发生反射时，反射光线、入射光线与法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。
5.在光的反射现象中光路可逆。
6.镜面反射：一束平行光射向光滑的平面，反射光也是平行的，这种现象叫作镜面反射。
7.漫反射：一束平行光射向粗糙表面，反射光不再平行，而是杂乱无章地射向各个方面，这种现象叫作漫反射。
【考点3 平面镜成像特点】1.平面镜成像特点：正立等大的实像，像距等于物距，像与物对应点的连线与镜面垂直。
平面镜所成的虚像与物体关于镜面对称。
2.平面镜成像原理：光的反射。
3.凸面镜：反射面是凸面的叫作凸面镜。
凸面镜对光有发散作用，例如汽车的外后视镜、公路拐弯处的反光镜等都是利用了凸面镜对光的发散作用，可以扩大观察视野。
4.凹面镜：反射面是凹面的叫作凹面镜。
凹面镜对光有会聚作用。
例如太阳灶、大型反射式望远镜、医用反光镜等，都是利用了凹面镜对光有会聚作用工作的。
电子衍射6(复杂电子衍射花样)—雨课堂课件
第三章 电子衍射
六、复杂电子衍射花样
菊池线的产生机理 入射电子在晶体中遭受非弹性散射→散射强度随散射方向而变 →遭受非弹性散射的电子再次受到晶面的弹性散射(Bragg衍射) →Kikuchi 线
第三章 电子衍射
六、复杂电子衍射花样
菊池线的几何特征 (1) hkl菊池线对与中心斑点到hkl衍射斑点的连线正交，而且菊
第三章 电子衍射
六、复杂电子衍射花样
所谓孪晶，通常指按一定取向关系并排生长在一起的同一物 质的两个晶粒。
上图中图a和b是CaMgSi相中的（102）孪晶在不同位向下的孪晶花样，图c 是CaMgSi相中另外一种孪晶的电子衍射花样，其孪晶面是(011)面；图d是 镁中常见的（10－12）孪晶花样。
第三章 电子衍射
池线对的间距与上述两个斑点的距离相等。
(2) 一般情况下，菊池 线对的增强线在衍射 斑点附近，减弱线在 透射斑点附近。
第三章 电子衍射
六、复杂电子衍射花样
(3) hkl菊池线对的中线对应于(hkl)面与荧光屏的截线。两条中 线的交点称为菊池极，为两晶面所属晶带轴与荧光屏的交点。
(4) 倾动晶体时，菊池 线好象与晶体固定在 一起一样发生明显的 移动。精度达0.1°
FHKL 2 [ f Au fCu fCu fCu ]2 [ f Au fCu ]2
都不消光
第三章 电子衍射
六、复杂电子衍射花样
有序 无序
第三章 电子衍射
六、复杂电子衍射花样
2、高阶劳厄带 ✓ 所有与零层倒易面平行的倒易平面统称为高层倒易面
✓ 高层倒易面中的倒易阵点由于某些原因也有可能与倒易球 相交而形成附加的电子衍射斑点，这就是高阶劳埃斑。
得上下两层倒易面与零层倒易面同时与反射球相交的机会增加； 3）当电子衍射花样不正，使得零层倒易面倾斜时，增加了高层倒易阵
电子衍射及衍射花样标定讲解
❖ 不产生消光的晶面均有机会产 生衍射。
3.多晶体电子衍射花样
花样
➢与X射线衍射法所得花样的几何特征相似，由一系列不同 半径的同心圆环组成，是由辐照区内大量取向杂乱无章的细 小晶体颗粒产生，d值相同的同一(hkl)晶面族所产生的衍射 束，构成以入射束为轴，2θ为半顶角的圆锥面，它与照相底 板的交线即为半径为R=Lλ/d＝K/d的圆环。 ➢R和1/d存在简单的正比关系 ➢对立方晶系：1/d2=（h2+k2+l2）/a2＝N/a2 ➢通过R2比值确定环指数和点阵类型。
❖微束选区衍射 ----用微细的入射束直接在样品上选择 感兴趣部位获得该微区衍射像。电子束可聚焦很细， 所选微区可小于0.5m 。可用于研究微小析出相和单 个晶体缺陷等。目前已发展成为微束衍射技术。
透射电镜光路图
电子衍射花样特征
单晶
多晶
非晶
准晶（quasicrystals）
分布集合而成一半径为1/d的 园环，因3.此多，晶样体品电各子晶衍粒射花样
[001]
晶带定律：若晶面（hkl）属于晶 带轴[uvw]， 则有 hu+kv+lw=0 这就是晶带定理。
已知两晶面，求其晶带轴
如果（h1k1l1）和（h2k2l2）是[uvw]晶带中的两个晶 面，则由方程组 h1u+k1v+l1w=0和h2u+k2v+l2w=0 得出 [uvw]的解是 （这应该是在立方晶体中，因为只有在 立方晶体中与某晶面指数相同的晶向才与该晶面垂 直。）
K=Rd=( )mm.nm
2.电子显微镜中的电子衍射
高中人教版物理选修3-4课件：第十三章 2 全反射
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3.不同色光的临界角
不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时,频率越高的光的临
界角越小,越易发生全反射。
临界角的大小由光密介质和光疏介质的折射率及光
的频率共同决定。
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射光却越来越强。当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,
折射光完全消失,只剩下反射光,这种现象叫作全反射。
3.发生全反射的必要条件是什么?
答案:(1)光由光密介质射入光疏介质;(2)入射角等于或大于临界
角。
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辨一辨·议一议
二、全反射棱镜和光导纤维
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物理人教版(2019)选择性必修第一册3.3波的反射、折射和衍射(共28张ppt)
思考2：如图所示，骆驼队白天在沙漠中行走时，队伍后面的喊声，队 伍前面往往听不到，而夜晚就不同，听的比较清楚，这是什么原因？
提示：白天近地面的气温较高，声速较 大，声速随离地面高度的增加而减小导 致声音传播方向向上弯曲；夜晚地面温 度较低，声速随离地面高度的增加而增 加，声波的传播方向向下弯曲，这也是 在夜晚声波传播得比较远的原因．
n12
v1 v2
介质I 介质II
法线
i
界面
r
1.当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。
2.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线。 3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。 4.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。 波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同
波的反射、折射现象中各物理量的变化
变式3.随着我国经济的快速增长，旅游业迅速发展，其 中回归大自然的滨海游、生态游等休闲度假游，备受人 们的喜爱。如图所示，一艘汽船以4 m/s的速度在无风河 面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬 崖反射回来的声音，则悬崖离汽船原来位置的距离为(已
C 知声速为340 m/s) ( )
1．夏日的雷声轰鸣不绝．
声波在云层界面多次反射． 2．回声是声波的反射现象．
对着山崖或高墙说话，声波传 到山崖或高墙时，会被反射回 来继续传播．
3．在空房间里讲话感觉声音响．
声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发生反射时，由于距离 近，原声与回声几乎同时到达人耳．人耳只能分开相差0.1s以上的声 音．所以，在房间里听不到回声，人在房间里讲话感觉声音比在野外大， 而普通房间里的慢帐、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效 果．
第4章 电子衍射PPT课件
f {1 exp[i(h k l)]}
当 h+k +l = 偶数时, F = 2f ， I 4 f 2
当 h+k+l = 奇数时, F = 0， I = 0
体心晶胞当 h+k +l = 偶数时，衍射强度不为零 当h+k+l = 奇数时消光。
(4) 面心晶胞
一个晶胞内有四个同种原子，分别位于000, 1 1 0, 1 0 1 ,0 1 1
第4章 电子衍射
透射电镜的最大特点是既可 以得到电子显微像又可以得到电 子衍射花样。晶体样品的微观组 织特征和微区晶体学性质可以在 同一台仪器中得到反映。
电子束 试样
物镜 物镜后焦面
微区晶体学性质 电子衍射花样
物镜像平面
微观组织
电子衍射实验得出：
多晶体
单晶体
非晶体 菊 池 线
问题的提出
这些点、环、线对携带着晶 体结构信息，对这些点、环、线 对等怎样进行分析，需要对电子 衍射基本知识有所了解。
底心晶胞h, k为全偶、全奇时衍射强度不为零。 h, k为奇偶混合时消光。
(3)体心晶胞
一个晶胞内有两个同种原子，分别位于 000 和 1 1 1
222
½½ ½
000
体心晶胞 F(hkl) 的计算
一个晶胞内有两个同种原子，分别位于 000 和 1 1 1
则
222
F (hkl) f exp[2i(o)] f exp[2i( h k l )]
可以用倒易矢量g来表示。
g
ha
*
kb *
lc
*
a*, b*, c*为倒空间的基矢量，hkl为倒易点 的坐标，即相应的衍射晶面指数。
反射高能电子衍射
反射高能电子衍射Reflection high energy electron diffraction 反射高能电子衍射是高能电子衍射的一种工作模式。
它将能量为10～50keV的单能电子掠射(1°～3°)到晶体表面，在向前散射方向收集电子束，或将衍射束显示于荧光屏。
简介一幅反射高能衍射图只能给出倒易空间（见倒易点阵）某个二维截面，从衍射点之间的距离可确定相应的晶面间距。
旋转样品，可以在荧光屏上得到不同方位角的二维倒易截面，从而仍可获得表面结构的全部对称信息。
由于在晶体中电子散射截面远大于X 射线的散射截面，加之掠射角小，从而使反射高能衍射与低能电子衍射一样具有表面灵敏度（约10～40┱）,但它不仅限于作单晶表面结构分析，也可用于多晶、孪晶、无定形表面及微粒样品的表面结构分析。
反射高能电子衍射得到广泛运用是与分子束外延技术发展有关。
它可用于原位观察外延膜生长情况，为改进生长条件提供依据。
与低能电子的情况有所不同，高能电子束与晶体相互作用中非弹性散射较弱，其强度分析的理论还处于探索之中装置最简单的电子衍射装置。
从阴极K发出的电子被加速后经过阳极A的光阑孔和透镜L到达试样S上，被试样衍射后在荧光屏或照相底板P上形成电子衍射图样。
由于物质（包括空气）对电子的吸收很强，故上述各部分均置于真空中。
电子的加速电压一般为数万伏至十万伏左右，称高能电子衍射。
为了研究表面结构，电子加速电压也可低达数千甚至数十伏，这种装置称低能电子衍射装置。
模式电子衍射可用于研究厚度小于0.2微米的薄膜结构，或大块试样的表面结构。
前一种情况称透射电子衍射,后一种称反射电子衍射。
作反射电子衍射时，电子束与试样表面的夹角很小，一般在1゜～2゜以内，称掠射角。
自从60年代以来，商品透射电子显微镜都具有电子衍射功能（见电子显微镜），而且可以利用试样后面的透镜，选择小至1微米的区域进行衍射观察，称为选区电子衍射，而在试样之后不用任何透镜的情形称高分辨电子衍射。