納米薄膜材料因其獨(dú)特的尺寸效應(yīng)在微電子和機(jī)械制造等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。準(zhǔn)確獲取薄膜結(jié)構(gòu)信息是促進(jìn)薄膜材料應(yīng)用的重要課題�，F(xiàn)有X射線衍射可靠度低,難以準(zhǔn)確獲取納米薄膜材料的結(jié)構(gòu)特性。為此,本文嘗試發(fā)展適應(yīng)于薄膜材料的多維X射線衍射。提出一種對稱性納米薄膜的三維X射線衍射測試方法和技術(shù);對納米摻硼金剛石（BDD,Boron-doped Diamond）薄膜和TiN薄膜進(jìn)行應(yīng)用研究,考察多維X射線衍射的可靠性,探究結(jié)構(gòu)和性能之間的內(nèi)在關(guān)系。（1）基于一維X射線衍射,提出一種多維X射線衍射方法。在一維X射線衍射基礎(chǔ)上,增加方位角參量和衍射強(qiáng)度參量,構(gòu)建多維X射線衍射方法,揭示新增維度的衍射意義。結(jié)合多功能數(shù)模,實(shí)現(xiàn)二維衍射儀六種掃描模式的統(tǒng)一,設(shè)計三圓X射線衍射儀進(jìn)行三維衍射。（2）改進(jìn)衍射儀樣品架,提出一種多維X射線衍射技術(shù)。為應(yīng)對現(xiàn)有對稱性納米薄膜應(yīng)用研究的局限性,從成像技術(shù)和樣品架制備方法兩方面改進(jìn)三維X射線衍射技術(shù)。依據(jù)薄膜晶體學(xué)特性,提出三維成像方法以提高衍射數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,改進(jìn)樣品架的腐蝕劑和粘結(jié)劑配方以降低衍射背底并提高使用壽命。TiN薄膜的三維衍射結(jié)果顯示,該技術(shù)可以準(zhǔn)確獲取薄... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

晶體的X射線衍射

圖1-2示出兩種勞厄法的成像原理,其中(a)為投射勞厄法;(b)為背射勞厄法。勞厄利用連續(xù)X射線垂直射入一個位置固定的硫酸銅(Cu SO4)單晶體,并在一側(cè)安放一張底片,成功地拍出了世界上第一張晶體衍射照片,驗(yàn)證了晶體的衍射現(xiàn)象存在和晶體內(nèi)部的周期性排列。方法的特點(diǎn)是保持晶體位置固定不動,入射X射線的入射角度θ也固定不變;改變?nèi)肷鋁射線的波長λ,根據(jù)衍射晶面篩選不同波長的X射線來符合Bragg方程的幾何要求。周轉(zhuǎn)晶體法

德拜—謝樂法是一種適合于粉末樣品的照相方法,設(shè)備簡便。圖1-3示出多晶粉末樣品衍射圖的形成原理(Alshabanat,2019)。由圖1-3可知,當(dāng)某晶粒的(h k l)晶面正好與入射X射線構(gòu)成的角度θ符合布拉格方程的掠射角時發(fā)生衍射現(xiàn)象,OP代表衍射線方向。以入射X射線的方向?yàn)檩S,轉(zhuǎn)動晶粒,則衍射線OP也會圍繞入射線進(jìn)行轉(zhuǎn)動,從而構(gòu)成了一個頂角為4θ的衍射圓錐面(Mirzaei,2019)。粉末樣品進(jìn)行照相時,并非將晶粒圍繞著入射X射線的方向軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn);但粉末試樣內(nèi)部存在大量取向各異的晶粒,總會存在部分晶粒,其(h k l)晶面符合上述晶粒轉(zhuǎn)動時對應(yīng)的所有方位。這些晶面的衍射線同樣連續(xù)地分布在頂角為4θ的圓錐面上,具有不同晶面間距的各組晶面將分別形成各自的衍射圓錐。以待測樣品為軸線,利用圓柱形底片記錄這些衍射圓錐,會獲得一系列衍射弧對,每一個弧對均可以用相應(yīng)的hkl進(jìn)行標(biāo)記(Wang,2015)。這就是德拜—謝樂法,根據(jù)衍射弧對之間的距離,可以計算出各衍射線所對應(yīng)的布拉角θ,從而計算晶面間距d。1.2.4 一維X射線衍射的局限性

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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