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发信人: ersy (Green Mouse), 信区: Material
标  题: 材料测试方法综述
发信站: BBS 哈工大紫丁香站 (Mon Dec  6 09:41:26 2004)

主要的材料测试方法

（1）Ｘ射线衍射(X-Ray Diffraction)

    Ｘ射线衍射是一种常用的十分有效的测定晶格常数等晶体结构参数的检测手段。具有
非破坏性、制样简单、测量精度高等优点。在一次测量中就能定性地得到组分的均匀性、
组分梯度、外延层厚度等一些结果。

    基本原理：当Ｘ射线入射到晶体中，如果满足布拉格定律：
                            2dsinq=nl，
则X射线强度因衍射而得到加强。当入射波长一定时，通过测定衍射角q即可确定晶面间距
d值。

    通常人们用得较为普遍的是Ｘ射线双晶衍射，它是研究衬底与薄膜晶格失配、评价单
晶质量的重要手段。它具有高精度和很高的分辨率，通过测定其摇摆曲线的峰位和强度，
来评价样品的好坏。当晶体是高度完整的时候，这个峰的半宽度约为５～１０秒(弧度)。


（2）扫描电镜

    扫描电镜是利用扫描电子束从样品表面激发出各种物理信号来调制成像的。新式扫描
电子显微镜的二次电子像的分辨达到nm级，放大倍数可从数倍原位放大到20万倍左右。目
前的扫描电子显微镜不只是分析形貌，它可以和其它分析仪器相结合，使我们能在同一台
仪器上进行形貌、微区成分和晶体结构等多种分析。其突出的优点是景深非常大，放大倍
数范围很宽，能将试样表面起伏的立体貌相精确地复制出来。缺点是，分析超纯半导体材
料中痕量杂质的灵敏度不够。

（3）透射电子显微镜

    透射电子显微镜是一种研究晶体缺陷十分有用的仪器，它在金属材料和半导体材料领
域有着广泛的用途。例如，可以用它观察半导体晶体中的位错、体内层错和氧化层错、晶
格点阵无序等结构缺陷。透射电镜最突出的优点是具有高的分辨本领，可以观察晶体微米
数量级尺寸以下的结构缺陷，甚至还可以分辨几埃左右面间距的原子平面。此外，还可以
用它来定性地鉴定晶体中的微沉淀形态和成分。缺点是样品制备较复杂，视场面积小，难
以寻找缺陷所在地方。

    我们主要依据电子衍射花样鉴定所观察晶体的种类、结构、点阵常数等。此外，透射
电子和衍射电子在晶体底面出射时存有一定的强度分布，这种强度分布差别形成了像的衬
度。依据像的衬度特征便可以了解晶体结构的完整性、晶体缺陷类型和性质。

（4）X射线光电子谱(XPS)

    XPS是X射线激发内壳电子，然后分析这些电子的能量分布，从而进行元素的定性分析
和化学状态分析。

    XPS的分析原理是基于爱因斯坦的光电理论。光电子动能可用下式表示：
                           Ek=hn-(EB+qf)
其中Ek为光电子动能，hn为光子能量，EB为电子结合能，f为谱仪材料的功函数。对于给定
谱仪，f为常数，因此光电子动能只取决于结合能。

    XPS可以用来测量外延层表面的组分，而且还可以用来研究表面的氧化情况和吸附情况
。

（4）俄歇电子能谱（AES）

    俄歇电子能谱（AES）分析是一种微区表面分析技术，在表面物理、化学、治金、半导
体等许多科学领域里，凡涉及表面和界面问题的地方，都获得了广泛的应用。这一方法的
简单原理是：将待分析的样品表面置于10-9Torr的超高真空室内，用具有能量为几百至几
千电子伏特的电子束进行轰击，使表面层的原子电离。在受激原子弛豫平衡过程中，除可
以辐射具有元素特征波长的X射线以外，还可以发射出一种具有元素特征能量的俄歇（Aug
er）电子，记录样品表面发射的相对电子数量随能量变化的分布，即N(E)-E曲线，或者记
录记录相对电子数对能量的微商随能量变化的分布，即dN(E)/dE-E曲线，然后从这样的能
谱曲线上分析俄歇电子特征能量峰值的位置、形状、强弱以及能量损失等特征，即可得到
表面层原子的成份、含量、化学键合状态等方面的信息，这就是俄歇电子能谱分析。

（5）二次离子质能谱(SIMS)

    SIMS是一种通过分析离子轰击样品表面时溅射出来的二次离子的质谱，来实现高灵敏
度微分析的技术。主要应用于深度分析、表面分析、痕量微量和微区微粒的全元素(氢除外
)分析、显微离子图象分析。SIMS在非微区的杂质分析中的灵敏度是首屈一指的，对现代微
电子学所要求的对半导体材料的质量控制是不可缺少的。
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  老鼠怕猫？
    那是谣传！^-^ 


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