薄膜簡介
薄膜材料是一種具有相對較小厚度的材料，通常在納米到微米尺度范圍內(nèi)。這些材料具有特定的性質(zhì)和應(yīng)用，常常被用于電子、光學(xué)、能源、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域制造各種器件和技術(shù)。薄膜材料的種類多樣，用途廣泛。常見的有金屬薄膜、半導(dǎo)體薄膜、陶瓷薄膜、光學(xué)薄膜等。
掠入射XRD（GIXRD）技術(shù)在表征中的應(yīng)用
X射線測試技術(shù)被廣泛用于各種薄膜材料的表征。薄膜材料厚度比較薄，通常需要依附于一定的基底材料之上。而常規(guī)XRD測試，X射線的穿透深度一般在幾個微米到幾十個微米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于薄膜的厚度，導(dǎo)致薄膜的信號會受到基底的影響，來自基底的強(qiáng)大信號會把薄膜的信號掩蓋掉。另外，隨著衍射角度的增加，X射線在樣品上的照射面積逐漸減小，X射線只能輻射到部分樣品，無法利用整個樣品的體積，衍射信號弱。
掠入射XRD（GIXRD）是專門用來測試薄膜樣品的手段?！奥尤肷洹钡暮x為X射線的入射角θ很?。?lt;5°），入射的X射線幾乎與樣品表面平行，當(dāng)X射線的入射角變小時，其入射深度變淺，有利于減小基底信號對結(jié)果的影響，有利于增強(qiáng)薄膜信號的強(qiáng)度 ;同時隨入射角小，照射面積也增大，增加了樣品參與衍射的體積。
GIXRD中入射角和入射深度及照射面積的關(guān)系
分析案例
本次實驗使用單晶硅上鍍100nm的金薄膜（記為Au/Si）作為測試樣品，采用界FRINGE桌面式X射線衍射儀對該樣品進(jìn)行常規(guī)分析和GIXRD分析對比。
待測樣品圖
儀器測試參數(shù)設(shè)置
XRD儀器參數(shù)：
| 儀器型號： | 界FRINGE | 靶材 | Cu靶 |
| 管壓管流： | 3 0 kV、20 mA | 掃描模式 | 常規(guī)掃描&掠入射掃描 |
| 角度范圍 | 20~75° | 入射角 | 3° |
| 步進(jìn)角度 | 0.04°/step | 積分時間 | 600 ms/step |
掃描參數(shù)：
左：掠入射掃描參數(shù)設(shè)置 右：常規(guī)掃描參數(shù)設(shè)置
檢測結(jié)果展示
Au/Si樣品的衍射圖譜（常規(guī)掃描）
Au/Si樣品的衍射圖譜（掠入射掃描）
結(jié)論
通過以上測試結(jié)果分析可知，使用常規(guī)掃描模式采集的衍射圖譜，在2θ=69.13°左右出現(xiàn)了Si(004)晶面的衍射峰，其峰強(qiáng)度異常高，這是來自于襯底單晶硅的強(qiáng)烈信號，同時也出現(xiàn)了Au(111)晶面的微弱的衍射信號。而使用掠入射模式采集的衍射圖譜可知單晶硅Si(004)晶面的衍射峰非但不會出現(xiàn)，同時單晶Si上的Au薄膜衍射峰會很明顯的展現(xiàn)出來。
