高分辨 X 射线衍射仪系统运行
High-Resolution X-ray Diffractometer System
型号: D8 Discover
功能: 用于表征半导体4英寸晶圆级单晶薄膜的外延结构、膜厚、结晶度、晶向、界面弛豫等性能。
工程师: 沈老师 / (021) 34207734-8010
设备地点: 东区测试IV区
设备编号: ETE4HRX01
  • 设备基本信息
  • 设备工作原理
  • 典型使用案例
主要用途

XRD用于物相鉴定、晶体结构分析、残余应力测量、结晶度评估、织构表征及纳米材料研究,广泛应用于材料、化学、地质等领域。

 

工艺/测试能力

XRD是一款多功能高精度X射线衍射分析系统,集成了微区分析、二维探测等先进功能。该系统配备高分辨率测角仪、微聚焦X光光学系统和高速二维探测器,可进行微区衍射、高分辨XRD、掠入射薄膜分析等。其独特优势在于能实现样品微观区域(如单个晶粒或缺陷)的晶体结构解析,为半导体、新能源、纳米材料和地质样品等研究提供全面的晶体学解决方案。

 

技术指标
  1. X光管类型为Cu靶,陶瓷X光管,光管功率≥2.2kW,寿命≥4000小时;
  2. 所有光学附件均采用模块化设计,采用无工具安装、拆卸方式;
  3. 进入吸收片之前直射光强≥3×107 cps;
  4. 衍射光路三光路系统由软件控制自动切换:(1)衍射光路自动可变狭缝;(2)分析晶体光路模块;(3)自动吸收片;
  5. 采用立式theta/theta测角仪,样品水平放置;
  6. X轴平移, 平移范围±40 mm,马达驱动;
  7. Y轴平移, 平移范围±40 mm,马达驱动。

X射线衍射(XRD)的原理基于布拉格方程(nλ = 2d sinθ),当单色X射线入射到晶体材料时,其内部规则排列的原子面会作为衍射光栅,在特定角度(θ)发生相干衍射。通过检测衍射强度和角度分布,可获得材料的晶面间距(d)、晶体结构、物相组成及取向等信息。多晶样品的衍射图谱呈现一系列特征峰,通过比对标准数据库可实现物相鉴定;单晶分析则能解析原子位置。XRD的原子级结构敏感性使其成为材料表征的核心手段。

样品GaAs (004)晶面Omega-2theta scan

 

样品尺寸:小于4英寸的薄膜样品,测试需提供样品各层完整信息。 一般须有大于10mm*10mm的平整测试面。 高分辨测试须提供样品的待测晶面(晶面指数、2θ角等)。 XRR反射率样品:表面粗糙度一般小于5nm,测试需提供样品各层信息。

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常见问题及解答
  • 01
    X射线强度不稳定或信号微弱

    可能原因:X光管老化、光路准直偏移、样品未对准或探测器故障。 解决建议:检查X光管寿命(建议>20,000小时),重新校准光路(使用标准样品如Si或LaB6),确保样品居中,必要时联系工程师检测探测器性能。

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