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更新時(shí)間:2026-07-08
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布魯克X射線部門 朱性齊
薄膜是器件的一種表現(xiàn)形式。多晶薄膜宏觀應(yīng)力的測(cè)試需求越來(lái)越多。下面總結(jié)了兩種多晶薄膜的宏觀應(yīng)力測(cè)試方法。
一、薄膜應(yīng)力測(cè)試方法一
通過(guò)掠入射X射線衍射(GID)的方法獲得5個(gè)以上衍射峰的峰位置,然后以應(yīng)變strain為縱軸,以sin2ψ為橫軸,使用Leptos軟件擬合后得到應(yīng)力值。這種測(cè)試方法對(duì)儀器硬件的要求是可以滿足GID測(cè)試即可(次級(jí)光路有一個(gè)赤道索拉+探測(cè)器具有0維模式即可滿足,主光路使用發(fā)散狹縫或者Goebel鏡均可)。
以Fe基底上的TiCrN鍍層為例,使用配置Cu靶的D8 ADVANCE衍射儀進(jìn)行GID測(cè)試,分別得到TiCrN鍍層的(200),(220),(311),(222)和(422)完整衍射峰。如圖1所示:
▲圖1:TiCrN鍍層的(200),(220),(311),(222)和(422)衍射峰。
然后,在Leptos軟件中以應(yīng)變strain為縱軸,以sin2ψ為橫軸,擬合后得到應(yīng)力值。其中ψ為每個(gè)衍射峰的衍射矢量與基底法線之間的夾角。如下圖2所示:
▲圖2:TiCrN鍍層應(yīng)力在Leptos軟件中的擬合結(jié)果。
二、薄膜應(yīng)力測(cè)試方法二
第二種測(cè)試薄膜應(yīng)力的方法是掠入射+側(cè)傾法相結(jié)合來(lái)完成的。需要使用點(diǎn)光源和尤拉環(huán)樣品臺(tái),結(jié)合長(zhǎng)索拉和探測(cè)器的0維模式進(jìn)行樣品的測(cè)試。這種測(cè)試方法只測(cè)試某一個(gè)特定的衍射峰,在尤拉環(huán)傾斜不同的ψ角的情況下通過(guò)GID的方法測(cè)試該衍射峰的完整譜圖。如下圖3所示:
▲圖3:上圖:不同尤拉環(huán)傾斜角ψ角下測(cè)試的衍射峰。下圖:根據(jù)衍射峰位置隨ψ角變化擬合得到應(yīng)力值。
三、兩種方法適用場(chǎng)景
對(duì)比以上兩種測(cè)試方法,第一種測(cè)試方法對(duì)硬件要求比較低,適合測(cè)試衍射峰比較多的薄膜樣品。第二種測(cè)試方法要求配置點(diǎn)光源功能+尤拉環(huán),當(dāng)薄膜的衍射峰較少時(shí)可以選擇第二種方法。
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