小角度XRD的实现及应用

发布时间：2017-03-18 05:00

  本文关键词：小角度XRD的实现及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着大规模集成电路集成度的提高、太阳能电池板的产业化发展以及纳米级别薄膜制备技术的飞速发展，半导体电子器件正逐步向小型化、薄膜化方向发展，高精度无损薄膜测试技术的发展已经迫在眉睫。一方面，由于常规的无损测量技术如光学干涉法测量厚度，这种方法只能测试透明的，厚度均匀的固态薄膜，因此无法满足目前器件工艺的测试要求。而另一方面，由于小角X射线衍射所获得的样品表面的的信息主要来自薄膜1-10nm内的信息，可以精确测定纳米数量级薄膜样品的膜厚和结构信息。 小角X射线衍射技术因为其制样方便，实验后样品不被破坏并且测得的样品的信息具有精度高,以及测量速度快等特点，被认为是目前测量薄膜结构信息的主要手段。但是由于国外具有小角X射线衍射功能的仪器价格昂贵，而国内的X射线衍射仪绝大部分不具有小角X射线衍射的功能。因此有必要开发一种低成本的小角X射线衍射技术。 论文分析了小角X射线衍射的原理、X射线衍射仪的组成和工作原理，，在此理论基础上逐步实现了低成本小角X射线衍射技术。首先，通过对现有普通国产X射线衍射仪硬件的改装和控制软件的编写，实现了小角X射线衍射功能。其次，在实现小角X射线衍射的基础上，结合了X射线荧光探测头，实现了全反射X射线荧光光谱功能。最后，通过对实际样品的分析测试，凸显了小角X射线衍射在nm数量级薄膜厚度的测试和全反射X射线荧光光谱仪在nm数量级薄膜成分分析中的优势。
【关键词】：无损测试 薄膜厚度 小角X射线衍射 全反射X射线荧光
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB302.5;TH74
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 小角 X 射线衍射技术发展历史10-11
• 1.2 X 射线和物质的作用11-14
• 1.2.1 X 射线的散射11-13
• 1.2.2 X 射线的吸收13-14
• 1.3 薄膜厚度测试技术14-18
• 1.4 常用的薄膜成分分析方法18-19
• 1.5 本课题的主要内容及研究意义19-20
• 第二章 小角 X 射线技术20-31
• 2.1 小角衍射几何分类和特点20-21
• 2.1.1 小角衍射几何分类20-21
• 2.1.2 小角衍射的特点21
• 2.2 小角 X 射线衍射基本原理21-27
• 2.2.1 小角 X 射线衍射全反射21-23
• 2.2.2 反射系数与透射系数23-26
• 2.2.3 X 射线的穿透深度26-27
• 2.3 多层膜系统27-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 X 射线及 X 射线衍射仪工作原理31-43
• 3.1 X 射线的特征和 X 射线光谱31-35
• 3.1.1 X 射线的特征31-32
• 3.1.2 X 射线光谱32-35
• 3.2 X 射线衍射仪的基本结构35-42
• 3.2.1 X 射线源36-37
• 3.2.2 测角仪37-38
• 3.2.3 测角仪光学系统38-39
• 3.2.4 探测器39-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第四章 普通 XRD 的改装实现小角度 XRD43-55
• 4.1 全反射 X 射线荧光分析仪的改装43-46
• 4.1.1 X 射线管44
• 4.1.2 X 射线光路44-45
• 4.1.3 SDD 探测器45-46
• 4.2 小角 X 射线衍射控制软件的设计46-53
• 4.2.1 软件背景46
• 4.2.2 总体设计46-50
• 4.2.3 关键技术50-53
• 4.3 软件界面及功能介绍53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 小角度 XRD 的应用55-70
• 5.1 SiO_2薄膜样品的检测55-62
• 5.1.1 SiO_2薄膜样品的制备过程55
• 5.1.2 SiO_2薄膜样品的检测55-62
• 5.2 镍锌铁氧体薄膜样品的检测62-68
• 5.2.1 脉冲激光沉积系统62
• 5.2.2 镍锌铁氧体薄膜样品的制备过程62-64
• 5.2.3 镍锌铁氧体薄膜的检测64-68
• 5.3 本章小结68-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70
• 6.2 展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 附录77

【参考文献】

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本文编号：253920