X光繞射儀-XRD

 

一、系統規格及型號:

1. 機型:PANalytical X'Pert Pro (MRD)

2. X-ray光源:銅靶 (Kα;λ= 0.154 nm)

3. Detector:正比計數器 (Proportional Counter)

4. Beam size:12 mm × 0.4 mm

5. 試片尺寸:1.2 cm × 1.2 cm 到8吋晶片

6. ω/2θ最高分辨率:0.0001°

7. 操作環境:大氣1 atm

8. 第一光學模組:X-ray Mirrors, The Hybrid Monochromator, Cross Slit Collimator (X-ray lens)

9. 第二光學模組:Parallel Plate Collimator (PPC), The Triple Axis.

 

二、系統外觀:

系統主要分5個部份:(1) X光管;(2) 第一光學模組;(3) Sample Cradle;(4) 第二光學模組;(5) 偵測器。(結構如下圖所示)

 

三、使用功能說明:

晶體是由原子或原子團在空間中以規則排列而成的固體,X-ray進入晶體時,會被原子散射,當存在某種相位關係(相位差)兩個或兩個以上散射波相互疊加後,就會產生繞射現象。X光繞射儀就是利用偵測器收集繞射訊號強度,得到待測樣品的繞射圖譜(Diffraction Pattern),此繞射圖譜一般來說是以繞射強度對繞射角作圖,將此繞射圖譜經過結晶面標定過程後,便可得到待測樣品的結晶結構,最大特點為非破壞性量測。HR-XRD常見分析方法如下:

  分析項目 檢測說明 範例
1 粉末相鑑定分析(θ-2θ or Gonio scan) 材料晶相鑑定,以Bragg繞射理論分析,結構以多晶塊材、粉末,及多晶或單晶薄膜材料判定(小於200nm厚膜適用此分析方法)
2 薄膜材料低掠角繞射相鑑定分析(2θ scan or GIXRD scan) 材料晶相鑑定,採低掠角入射(0.5~3度入射角),降低平行基板的晶面繞射訊號。主要鑑定表層材料的繞射訊號。
3 磊晶薄膜Rocking curve分析 判定磊晶材料composition、thickness及結晶quality分析
4 Phi scan 觀察材料結晶相對旋轉角度
5 Reciprocal space mapping(RSM)量測 判定磊晶材料composition、strain、relaxation及材料間匹配度mismatch分析

 

四、試片取樣注意事項:

1. 分析試片取樣規格: 大於1.2 cm × 1.2 cm 到8吋晶片

2. Rocking curve:需告知欲測觀測晶面,磊晶層數及各層大約厚度及膜組成。

3. Reciprocal space mapping (RSM): 需告知欲測觀測晶面。