材料分析測(cè)試技術(shù)chapter7晶體薄膜衍射成像分析(編輯修改稿)
2025-03-20 10:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 結(jié)合晶體薄膜樣品的透射電子顯微分析的具體情況，我們可以通過(guò)以下兩條途徑近似地滿足運(yùn)動(dòng)學(xué)理論基本假設(shè)所要求的實(shí)驗(yàn)條件： ? （ 1）采用 足夠薄的樣品 ，使入射電子受到多次散射的機(jī)會(huì)減少到可以忽略的程度。同時(shí)由于參與散射作用的原子不多，衍射波強(qiáng)度也較弱； ? （ 2）或者讓衍射晶面處于足夠偏離布喇格條件的位向，即存在 較大的偏離參量 S，此時(shí)衍射波強(qiáng)度較弱。正是由于我們采用較薄的樣品，由非彈性散射引起吸收效應(yīng)一般也不必在運(yùn)動(dòng)學(xué)理論中加以認(rèn)真的考慮。 兩個(gè)基本假設(shè) ? 為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化衍襯圖像襯度的計(jì)算，我們還必須引入兩個(gè)近似的處理方法。 ? 首先，我們通常僅限于在“ 雙光束條件 ” 下進(jìn)行討論 ? 樣品平面內(nèi)位于座標(biāo)（ x， y）處、高度等于厚度 t、截面足夠小的一個(gè)晶體柱內(nèi)原子或晶胞的散射振幅疊加而得。 ? 該柱體外的散射波并不影響g，這叫做 “ 柱體近似 ” 。 2．理想晶體的衍射強(qiáng)度 ? 考慮圖 710所示的厚度為 t完整晶體內(nèi)晶柱 OA所產(chǎn)生的衍射強(qiáng)度。首先要計(jì)算出柱體下表面處的衍射波振幅 Φ g，由此可求得衍射強(qiáng)度。晶體下表面的衍射振幅等于上表面到下表面各層原子面在衍射方向 k′ 上的衍射波振幅疊加的總和，考慮到各層原子面衍射波振幅的相位變化，則可得到 Φ g的表達(dá)式如下 ? ? （ 71） ? = ? 式中， 是 r處原子面散射波相對(duì)于晶體上表面位置散射波的相位角差 rKieFingg ????? ???? 2c o s 柱體??? ieFin g ??柱體c o srKi ??? ?? 2消光距離 ξg ? 引入消光距離 ? 則得到 ? ? ξg 是衍襯理論中一個(gè)重要的參數(shù)，表示在精確符合布拉格條件時(shí)透射波與衍射波之間能量交換或強(qiáng)度振蕩的深度周期。 ? gnFdg???? c os????? ieig g ??? 柱體衍射波振幅與強(qiáng)度 ? 考慮到在偏離布拉格條件時(shí)（圖 710b），衍射矢量 K′ 為K′=k′+k=g+s 故相位角可表示如下 : ? = = 其中 gr=整數(shù)（因?yàn)間=ha*+kb*+lc*，而 r必為點(diǎn)陣平移矢量的整數(shù)倍，可以寫(xiě)成 r=ua+vb+wc）， s//r//z。且 r=z，于是有 : ? 整理 ,積分得 : ? 衍射波振幅 : ? 衍射波強(qiáng)度 : rKi ??? ?? 2rs??2 sz?2dzi s zidzi s ziggg)2(e x p)2e x p ( ??????? ??????柱體柱體i s tgges sti ?????? ?? )s in (2222)()(s in)(*stsIgggg ?????? ???3．缺陷晶體的衍射強(qiáng)度 ? 與理想晶體相比，不論是何種類型缺陷的存在，都會(huì)引起缺陷附近某個(gè)區(qū)域內(nèi)點(diǎn)陣發(fā)生畸變。此時(shí)，圖 710中的晶柱在 OA也將發(fā)生某種畸變，柱體內(nèi)位于 z深度處的體積元 dz因受缺陷的影響發(fā)生位移 R，其坐標(biāo)矢量由理想位置的 r變?yōu)?r′ ： ? r′= r+R （ 76） ? 顯然，當(dāng)考慮樣品平面內(nèi)一個(gè)確定位置（ x , y）的物點(diǎn)處的晶體柱時(shí)， R僅是深度 z的函數(shù)；在一般情況下， R當(dāng)然也與柱體離開(kāi)缺陷的位置有關(guān)。至于 R（ z）函數(shù)的具體形式，因缺陷的類型而異。 缺陷晶體的衍射強(qiáng)度 ? 晶體柱發(fā)生畸變后，位于r′ 處的體積元 dz的散射振幅為 ? ? = ? = ? 因?yàn)?ghklr等于整數(shù)， sR數(shù)值很小，有時(shí) s和 R接近垂直可以略去，又因 s和 R接近平行，故 sR=sr，所以 ? ? = ? 據(jù)此，式（ 77）可改為 ? ? 令 α=2πg(shù)hkl R ? 與理想晶體相比，可發(fā)現(xiàn)缺陷晶體附近的點(diǎn)陣畸變范圍內(nèi) 衍射振幅的表達(dá)式中出現(xiàn)了一個(gè)附加位相角α=2πg(shù) R。 ?? ??柱體???? iggei???ie ])()[(2 Rrsgi lhke ???? ?)(2 RsRlgrsrgi hkh k le ???????? ????ie Rigi s r h k lee ?? ?? ?? 22?? ???柱體 )22( Rgsri hk leigg??????? ??柱體)( ????? ieigg缺陷的襯度 ? 一般地說(shuō)，附加位相因子 eiα α=2πg(shù) R。 引入將使缺
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