薄膜结构分析中的低角X射线衍射方法

利用带折射修正的布喇格衍射定律和薄膜光学理论分析了低角Ｘ射线衍射谱中出现的一系列现象，导出了多层膜周期厚度和周期中不同材料间的配比率的计算公式，对多层膜的低角射线衍射谱中主峰间的次峰现象作出了解释，并对低角Ｘ射线衍射测量单层膜厚度进行了分析，给出了精确的测厚公式。     

半晶聚乙烯形变机制X射线线形分析

聚乙烯薄膜在室温下进行单轴拉伸,对不同形变阶段试样进行X射线线形分析,结果表明:在屈服前的弹性区和屈服后的应力增加区微观应变(畸变)明显增加,而微晶尺寸变化不大,而在塑性流变恒应力平台区中,微晶尺寸急剧下降,微观应变变化很小。 关键词：     

超导薄膜磁场穿透深度的精确测量

磁场穿透深度λ是超导体的一个基本参数,目前,一般测试穿透深度的实验只能给出其变化量Δλ＝λ（Ｔ）－λ（０）,而不能得到λ的绝对值．并且由于测量精度的限制,用给定的理论模型拟合实验结果而得到的λ也有很大的不确定性．本文对此进行了详细的分析,并用双线圈互感法研究了超导薄膜穿透深度的精确测量,并给出了磁控溅射Ｎｂ膜的测量结果．我们的研究表明,这一方法能较为准确地给出λ的绝对值,从而避免了以往的测量及拟合所导致的不确定性．基于ＢＣＳ理论并考虑样品有限的电子平均自由程后,理论计算结果与我们的测量结果吻合较好     

掠入射X射线衍射和散射实验技术及其应用

对掠入射Ｘ射线衍射和散射实验技术的原理，设备和近年的发展和应用进行了介绍。     

超导薄膜的磁场穿透深度的测量

我们设计和研究了用于测量超导薄膜穿透深度的双线圈互感装置,用数值模拟的方法对线圈及其位形进行了优化．对磁控溅射制备的不同厚度的铌膜在不同温度下的测量结果表明,我们的设计大大提高了实验的准确性和稳定性,并得到了理论预期的随膜厚和温度的变化关系     

Be薄膜应力的X射线掠入射侧倾法分析

由于铍薄膜极易被X射线穿透, 传统的几何模式下很难获得有效的X射线衍射应力分析结果. 本文采用掠入射侧倾法分析SiO₂基底上Be薄膜残余应力, 相比其他衍射几何方法, 提高了衍射的信噪比, 获得的薄膜应力拟合曲线线形较好. 对Be薄膜的不同晶面分析, 残余应力结果相同, 表明其力学性质各向同性; 利用不同掠入射角下X射线的穿透深度不同, 获得应力在深度方向上的分布; 由薄膜面内不同方向的残余应力相同, 确定薄膜处于等双轴应力状态. 关键词： Be薄膜 X射线衍射 应力     

AlGaAs/GaAs波导薄膜X射线双晶衍射研究

本文应用X射线双晶衍射研究AlGaAs/GaAs波导结构薄膜。结合实验结果,应用X射线衍射动力学理论。计算衬底和多层膜的反射强度,得到样品的真实结构。分析影响薄膜双晶衍射摇摆曲线的若干因素。 关键词：     

高分辨X射线双晶衍射技术在半导体薄膜材料研究中的应用

本文介绍了Ｘ射线双晶衍射技术的原理和对半导体外延膜的检测；对普遍关心的衬底与外延膜的 点阵失配、膜厚和成分及其变化的测定、衬底和外延膜完美性的检测以及超晶格结构和非常薄的外延膜 的评价等作了扼要的综述．     

基于X射线衍射的GaN薄膜厚度的精确测量

结合Williamson-Hall plot方法和线型分析方法的优点,提出了一种有效分离有限晶粒尺寸和非均匀应力等X射线衍射展宽效应的方法,可以用于GaN外延层厚度等参数的快速精确测量.用该方法对一系列在蓝宝石衬底上生长的厚度在0.7—4.2μm的GaN外延膜进行了测量,并与椭圆偏振光谱法测量结果进行了比较,结果表明其差别<4%,反应了这种方法的准确性. 关键词： GaN薄膜 厚度测量 X射线衍射     

掠入射X射线衍射在表面,界面和薄膜材料结构研究中的应用

掠入射Ｘ射线衍射是８０年代以来发展的一种新的结构分析技术．其贯穿深度小，信噪比高，分析深度可以控制，因而适用于对表面或界面重构、多层膜和超晶格结构分析．简要介绍掠入射Ｘ射线衍射有关理论和方法及其应用．     

Residual stress/strain analysis in thin films by X-ray diffraction

Residual stresses are found in the majority of multilayer thin film structures used in modem technology. The measurement and modeling of such stress fields and the elucidation of their effects on structural reliability and device operation have been a “growth area” in the literature, with contributions from authors in various scientific and engineering disciplines.

In this article the measurement of the residual stresses in thin film structures with X-ray diffraction techniques is reviewed and the interpretation of such data and their relationship to mechanical reliability concerns are discussed.     

MgB2超导薄膜的微波测量

报道了利用蓝宝石介质谐振器技术测量MgB2超导薄膜的微波表面电阻Rs、OK时的穿透深度λ(O)和超导能隙△(O)．λ(O)和△(O)的值是通过先测量样品穿透深度λ(T)的变化量△λ(T)，然后由BCS理论模型拟合△λ（T)的实验数据得到的．测试样品是利用化学气相沉积技术在MgO(111)基片上制备的c轴织构的MgB2超导薄膜，薄膜的超导转变温度和转变宽度分别为38K和0．1K．微波测试结果表明在10K，18GHz下MgB2薄膜的Rs约为100μΩ，可以和高质量的YBCO薄膜的Rs值相比拟；BCS理论拟合得到的MgB2超导薄膜的λ(0)=102nm，△(0)：1．13kTc．     

Metallic thin film depth measurements by X-ray microanalysis

In this study, a low-cost technique, energy dispersive spectroscopy (EDS), was used to explore the application of X-ray microanalysis in depth determination of metallic films. Al, Ni and Au films with varied thicknesses from 50 to 400 nm were deposited on silicon (Si) substrates by magnetron sputtering. Electron beam energies ranging from 4 to 30 keV were applied while other parameters were kept constant to determine the electron beam energy required to penetrate the films. The effect of the atomic number of the metallic films on the penetration capability of the electron beam was investigated. Based on the experimental results, mathematical models for Al, Ni and Au films were established and the interaction volume was simulated using a Monte Carlo program. The simulations are in good agreement with the experimental results. Al/Ni/Au multilayers were also studied.     

MgB2超导薄膜的微波测量

报道了利用蓝宝石介质谐振器技术测量MgB₂超导薄膜的微波表面电阻R_{s、0K时的穿透深度λ(0)和超导能隙Δ(0).λ(0)和Δ(0)的值是通过先测量样品穿透深度λ(T)的变化量Δλ(T)，然后由BCS理论模型拟合Δλ(T)的实验数据得到的.测试样 品是利用化学气相沉积技术在MgO(111)基片上制备的c轴织构的MgB2超导薄膜， 薄膜的超导转变温度和转变宽度分别为38K和01K.微波测试结果表明在10K，18GHz下M gB2薄膜的Rs约为100μΩ，可以和高质量的YBCO薄膜的Rs值相比拟；BCS理论拟合得到的MgB2超导薄膜的λ(0)=102nm，Δ(0)=113k Tc.}     

超导体磁场穿透深度测量中的数据分析问题

讨论了目前在超导体磁场穿透深度λ测量中常用的几种数据分析方法.着重指出对于那些只能测量λ随温度的变化值Δλ(T),而无法测量其绝对值的实验而言,一种合适的数据分析方法对于我们从实验中得出正确的结论尤其重要.而微分归一法将有效地克服目前此类实验中常用数据处理方法的不足,从而实现理论与实验间的无参量比较. 关键词： 超导体 磁场穿透深度     

Composition depth profiles of Bi3.15Nd0.85Ti3O12 thin films studied by X-ray photoelectron spectroscopy

In the present work, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to investigate the composition depth profiles of Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂ (BNT) ferroelectric thin film, which was prepared on Pt(1 1 1)/Ti/SiO₂/Si(1 0 0) substrates by chemical solution deposition (CSD). It is shown that there are three distinct regions formed in BNT film, which are surface layer, bulk film and interface layer. The surface of film is found to consist of one outermost Bi-rich region. High resolution spectra of the O 1s peak in the surface can be decomposed into two components of metallic oxide oxygen and surface adsorbed oxygen. The distribution of component elements is nearly uniform within the bulk film. In the bulk film, high resolution XPS spectra of O 1s, Bi 4f, Nd 3d, Ti 2p are in agreement with the element chemical states of the BNT system. The interfacial layer is formed through the interdiffusion between the BNT film and Pt electrode. In addition, the Ar⁺-ion sputtering changes lots of Bi³⁺ ions into Bi⁰ due to weak Bi-O bond and high etching energy.     

激光原型装置KBAX射线显微镜网格测试

利用光线追迹的方法模拟了KBA显微镜成像,确定了光轴的方向并计算了KBA显微镜的几何调制传递函数。根据KBA模拟光路,提出了利用可见光作为模拟KBAX射线显微镜的光轴在激光原型装置上的瞄准和安装的方法,该方法掠入射角的调节精度为0.25°。利用周期为20μm的Ni网格在激光原型装置上对KBA显微镜进行了X射线成像实验,用X射线CCD记录图像,获得了较清晰的网格图像。     

薄膜系列实验的教学研究

从薄膜制备、生长过程动态分析以及形貌表征3方面设计了薄膜系列实验.用离子束溅射制备金属薄膜,研究了制备条件对溅射速率的影响,测量了薄膜生长过程中电阻的变化,用扫描隧道显微镜或原子力显微镜观测薄膜的表面形貌,并分析不同制备条件得到的薄膜的表面形貌特征.     

超导薄膜磁场穿透深度的双线圈互感测量

磁场穿透深度是联系超导体宏观电动力学与微观机制的重要物理量,其精确测量对于研究超导机理以及探索超导应用具有重要意义.在众多的磁场穿透深度测量方法中,双线圈互感法具有测量精度高、技术相对成熟、对样品没有破坏等优点,可被用于细致地研究超导薄膜的磁场穿透深度对温度、掺杂、外延应力等参量的依赖关系.本文首先简要介绍了双线圈互感法的基本原理,指出该方法的测量精度主要受系统几何参数及薄膜边缘漏磁的影响;之后对自主设计搭建的透射型双线圈互感装置进行了系统的校验,并详细说明了其测量精度:对于厚度为100 nm,穿透深度为150 nm的典型薄膜样品,穿透深度绝对值的测量误差小于10%;最后通过测量NbN超导薄膜的磁场穿透深度进一步检验了装置的精度,分析表明穿透深度的测量值与文献报道结果符合.     

High resolution X-ray diffraction investigation of epitaxially grown SrTiO3 thin films by laser-MBE

SrTiO3 thin films are epitaxially grown on DyScO3, LaAlO3 substrates with/without buffer layers of DyScO3 and SrRuO3 using laser-MBE. X-ray diffraction methods, such as high resolution X-ray diffraction, grazing incident X-ray diffraction, and reciprocal space mapping are used to investigate the lattice structure, dislocation density, in-plane lattice strain distribution along film thickness. From the measurement results, the effects of substrate on film lattice quality and microstructure are discussed.