晶體薄膜衍襯成像分析(編輯修改稿)
2025-05-26 12:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 另一些倒易點又將靠近球面。 3. 樣品越薄、其倒易桿拉長，更易產(chǎn)生強烈衍射。 38 一、衍襯運動學(xué)理論的基本假設(shè)（ 3） ? 滿足兩個基本假設(shè)后，為簡化計算，采用 兩近似處理方法： ① 近似雙光束條件： ? 雙光束條件： 電子束透過薄晶后， 只存在透射束和一束較強衍射束， 其它衍射束較大偏離 θB ，其強度可視為零。 ? 近似處理： ? 此較強衍射束的晶面位向接近θB ，但不是精確滿足 θB 。 （有一偏離矢量 S） 。 39 一、衍襯運動學(xué)理論的基本假設(shè)（ 3） ? 此近似假設(shè)目的有二： 1. 存在一個偏離矢量 S ： 雖存在一較強衍射束，但其衍射束強度遠(yuǎn)比透射束弱，以保證它們之間無能量交換。 2. 雙光束條件： 因只有一束衍射束，則衍射束強度 I g 和透射束強度 IT 有互補關(guān)系，即 I 0＝ I g + I T＝ 1， 因此只要計算出衍射束強度 I g ，就可知道透射束強度 I T 。 40 一、衍襯運動學(xué)理論的基本假設(shè)（ 4） ② 柱體近似： 為計算薄晶下表面衍射波強度， 可將薄晶樣分割成一個個貫穿上、下表面、與一個晶胞尺度相當(dāng)?shù)?小晶柱體 （最小成像單元） 。并假設(shè)透射束和衍射束都在此小晶柱內(nèi)通過，且相鄰晶柱內(nèi)的衍射波不相干擾。 柱體近似 ? 如 晶柱： Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ ， ? 其底部的 衍射強度： Ig Ig Ig3 ? 若三個晶柱內(nèi)晶體構(gòu)造 有差別， 三點的強度 就不同，則就有襯度。 41 二、理想（完整）晶體的衍射強度 42 二、 理想（完整）晶體的衍射強度（ 1） 柱體下表面衍射波振幅： ? 在 t 厚度 薄晶內(nèi)取一小晶柱，入射電子波通過 厚度元 d z （ 距上表面為 z 、位矢 r）， ? 按 費涅爾衍射原理 ， 在某衍射方向上的 散射波振幅為： dzeid rKKigg????? )(2 ????振幅 Φ0＝ 1 透射波 K 衍射波 K180。 ξg －消光距離 小柱體的衍射強度 (S 0) Φ為 位矢 r 處原子面散射波相對于上表面散射波的相位角差； rKK ???? )(2 ??S 偏離矢量 43 二、 理想晶體的衍射強度（ 2） ? 又考慮 s 與 r 近似平行，近似有 振幅 Φ0＝ 1 透射波 K 衍射波 K180。 sgKK ????因為： dzeid rKKigg ????? )(2 ????即：szrsrg ???? 整數(shù)，dzeid iszgg???? 2??即為 衍射運動學(xué)理論的基本方程 小柱體的衍射強度 (S 0) S 偏離矢量 szrsrKK ???? 22)(2 ??????? ??44 二、 理想晶體的衍射強度（ 3） ? 將該小柱體內(nèi)所有厚度元的散射波振幅 按位向疊加 ， ? 即得： 柱體底部 衍射波的合成振幅 Φg 。 dzeid iszgg ???? 2??? ?? t i s zgg dzei 0 2 ????istgg essti ?????? ?? )si n (小柱體的衍射強度 (S 0) ? 積分得： 45 二、 理想晶體的衍射強度（ 4） ? 衍射波強度 I g 正比于其振幅 Φg平方： I g = | Φg |2 ? 當(dāng)波用復(fù)數(shù)形式表示時， 2222)()(s in)(sstIgg?????I g + I T＝ 1 *gggI ?? ??理想晶體衍襯運動學(xué)基本方程 ? 表明： 理想晶體的衍射強度 I g 隨樣品的 厚度 t 和衍射晶面與精確布拉格位向間的 偏離矢量 s ，而呈周期性的變化。 ? 衍襯運動學(xué)理論認(rèn)為： 明、暗場的襯度是互補的。 46 三、理想晶體衍襯運動學(xué)方程的應(yīng)用 47 （一）等厚條紋 48 （一）等厚條紋 ? 若衍射晶面位向確定，即偏離矢量 S＝常數(shù) ， 則 衍射強度 I g 隨晶體 厚度 t 發(fā)生 周期性振蕩 。 2m a x )(1gg sI ?? 衍射強度 Ig 隨晶體厚度 t的變化 ? 振蕩周期： t = 1/s ① 當(dāng) t＝ n／ s (n為整數(shù) ) ， I g ＝ 0； ② 當(dāng) t＝（ n＋ 1/2）／ s ， I g 為最大。 222 )()(s in1sstIgg???衍射強度 I g 49 用 Ig 隨 t 周期性振蕩這一運動學(xué)結(jié)果，定性解釋以下兩種衍襯現(xiàn)象。? 晶體樣品契形邊緣處出現(xiàn)的厚度消光條紋，也叫等厚消光條紋。（一）等厚條紋（厚度消光條紋） ? 衍射強度 I g 隨 t 周期性振蕩規(guī)律，可定性解釋 薄膜樣孔洞邊緣 呈 楔形 （厚度變化區(qū)域） 出現(xiàn)的 厚度消光條紋。 a) 等厚條紋形成原理的示意圖 b) 樣品邊緣形成的 厚度條紋 50 等厚條紋（ Thickness Contour） ? 入射束（藍(lán)） 和 衍射束（紅） 強度隨 厚度 變化 （未計吸收） ? 用 入射（衍射）束 可 成 明（暗） 衍射襯度像。 0 1 0 2 4 6 8 10 Thickness variation w 雙束衍射條件下的暗場象， 襯度隨晶體厚度增加而減少 51 晶界和相界的襯度 ? 等厚條紋襯度： ? 也常在兩塊晶體間傾斜于薄膜表面的界面上，如 晶界 、 亞晶界 、 孿晶界和 層錯 等 傾斜 界面處觀察到。 ? 下方晶體： 偏離布拉格條件甚遠(yuǎn)，無衍射； ? 上方晶體： 偏差矢量 S=常數(shù) ，可產(chǎn)生 等厚條紋。 傾斜界面示意圖 立方 Zr02傾斜晶界條紋 52 晶界和相界的襯度 ? 界面兩側(cè)晶體 因 位向不同 ，或 點陣類型不同 ，一邊處雙光束條件，另一邊不滿足衍射條件，無強衍射，相當(dāng)于一個 “ 空洞 ” ， 等厚條紋 由此產(chǎn)生。 ? 若傾動樣品，不同晶?；蛳鄥^(qū)間衍射條件發(fā)生變化，相互間亮度差別也會變化。 53 （二）等傾條紋 54 （二）等傾條紋 當(dāng)厚度 t 一定， I g 隨 S 也呈周期性變化。 振蕩周期： S= 1 / t 。 衍射束 Ig 直射束 IIg 222m a x gg tI ???衍射強度 Ig 隨偏離矢量 s 的變化 ① 當(dāng) S＝ 177。 n／ t (n非零整數(shù) ) ，
電大資料相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1