现代应用物理学丛书 薄膜结构X射线表征 第二版
作者：麦振洪 著
出版时间： 2015年版
丛编项： 现代应用物理学丛书
内容简介
《薄膜结构X射线表征》结合作者二十多年来的工作积累和国内外最新进展，系统介绍应用X射线衍射和散射技术表征薄膜微结构的多种基本实验装置、实验数据分析理论以及典型的薄膜微结构表征实例。《薄膜结构X射线表征》分3篇(共19章)：第1篇为基本实验装置(第1～3章)，主要介绍X射线源、X射线准直和单色化、各种探测器以及薄膜X射线衍射仪和表面/界面散射装置。第2篇为基本理论(第4～10章)，介绍薄膜X射线衍射和散射实验数据分析所用的相关理论，包括用于薄晶体或小晶体多层膜和金属多层膜的X射线衍射运动学理论；用于近完美多层膜、半导体超晶格和多量子阱的X射线衍射动力学理论；用于原子密度和晶格参数很接近的金属多层膜的X射线异常衍射精细结构理论；用于薄膜和多层膜表面与界面分析的X射线反射、漫散射理论以及掠入射衍射理论。基本覆盖了目前应用X射线衍射和散射技术研究薄膜结构所需要的理论。第3篇为薄膜微结构表征(第11～19章)，介绍应用X射线衍射和散射技术表征薄膜微结构的实例，除了总结作者二十多年来在薄膜研究中所解决的微结构表征实例外，还尽量收集近年来国内外有关的重要结果，以供读者参考。薄膜的种类涉及半导体外延膜及超晶格材料、超导异质薄膜材料、金属磁性多层膜材料、软物质薄膜和有机半导体薄膜。表征的微结构包括单层膜和多层膜厚度、点阵参数、应力、表面与界面、缺陷、弛豫横向、调制结构以及钙钛矿结构氧八面体畸变。
目录
目录
第二版前言
第一版序
第一版前言
第1篇基本实验装置
第1章X射线源与X射线探测麦振洪贾全杰3
1.1X射线源3
1.1.1X射线产生和X射线谱3
1.1.2封闭式X射线管4
1.1.3同步辐射光源6
1.2X射线准直和单色化9
1.2.1狭缝10
1.2.2双晶单色器10
1.2.3多晶单色器13
1.3X射线探测器15
1.3.1计数器15
1.3.2位置灵敏探测器18
1.3.3面探测器19
参考文献19
第2章薄膜X射线衍射仪李建华21
2.1高分辨共面X射线衍射仪21
2.2掠入射衍射装置27
2.3测量分辨率的分析28
参考文献30
第3章表面/界面X射线散射罗光明麦振洪31
3.1固体表面/界面X射线反射和漫散射装置32
3.2液体表面/界面X射线反射和散射装置34
参考文献37
第2篇基 本 理 论
第4章X射线衍射运动学理论麦振洪41
4.1引言41
4.2X射线衍射几何41
4.2.1劳厄方程42
4.2.2布拉格方程43
4.3倒易点阵44
4.3.1倒易点阵定义44
4.3.2色散面——Ewald球47
4.4X射线衍射强度49
4.4.1单电子散射49
4.4.2原子散射因子49
4.4.3结构因子51
4.5薄晶体衍射强度52
参考文献54
第5章金属多层膜的X射线衍射运动学理论罗光明麦振洪56
5.1成分混合/合金化的多层膜56
5.2[A/B]N多层膜59
参考文献63
第6章X射线衍射动力学理论(一)——完美晶体麦振洪罗光明64
6.1引言64
6.2完美晶体中X射线波动方程65
6.3双光束近似67
6.4色散面69
6.5劳厄几何晶体内波场振幅74
6.6布拉格几何晶体内波场振幅77
6.6.1无吸收晶体的反射率78
6.6.2有吸收晶体的反射率79
6.7双轴晶衍射摇摆曲线的理论计算80
参考文献81
第7章X射线衍射动力学理论(二)——畸变晶体麦振洪83
7.1引言83
7.2晶体中的调制波84
7.3高木方程85
7.4高木方程的都平形式86
7.5多层膜结构的X射线双轴晶摇摆曲线计算88
7.5.1概述88
7.5.2外延材料反射率的X射线衍射动力学理论解89
7.5.3迭代公式中参数的计算92
7.6应变弛豫超晶格的X射线双轴晶摇摆曲线计算96
7.6.1弛豫机制与应变分布97
7.6.2取向差与峰形展宽99
参考文献101
第8章X射线异常衍射精细结构理论罗光明102
8.1没有周期调制的多层膜102
8.2[A/B]n多层膜106
8.3实验方法106
8.4DAFS谱线的分析方法108
参考文献110
第9章X射线掠入射衍射理论贾全杰姜晓明112
9.1概述112
9.2X射线掠入射衍射准运动学理论114
9.2.1DWBA114
9.2.2DWBA下薄膜材料的掠入射衍射理论116
9.3掠入射衍射的应用119
参考文献120
第10章X射线界面反射和漫散射理论李明罗光明121
10.1X射线镜面反射121
10.2粗糙表面的散射(一)——玻恩近似124
10.3粗糙表面的散射(二)——DWBA理论125
10.4多层膜的DWBA散射理论128
10.5界面起伏的关联函数130
10.5.1表面关联函数130
10.5.2自仿射关联131
10.5.3多层膜界面之间的关联131
参考文献133
第3篇薄膜微结构表征
第11章单层膜和多层膜厚度李建华137
11.1单层膜和多层膜共面X射线衍射137
11.2埋层的探测144
11.2.1高分辨X射线衍射144
11.2.2X射线镜面反射147
参考文献149
第12章外延膜的晶格参数？应力与组分麦振洪150
12.1共面X射线双轴晶衍射150
12.2薄膜残余应力检测的X射线mapping技术153
12.3掠入射衍射160
参考文献165
第13章薄膜表面与界面李明麦振洪罗光明166
13.1X射线镜面反射166
13.1.1氧化物薄膜界面166
13.1.2磁性金属多层膜界面169
13.1.3BaTiO3/Pt 界面的“dead layer”170
13.2X射线漫散射171
13.2.1ZnTe/ZnSxTe1-x超晶格中的生长台阶172
13.2.2长周期BeTe/ZnSe超晶格界面台阶上的无规起伏175
13.2.3短周期BeTe/ZnSe超晶格界面的化学键176
13.3X射线异常衍射精细结构178
13.3.1埋层量子线178
13.3.2在金属多层膜中的应用180
参考文献185
第14章横向调制结构李建华贾全杰186
14.1表面栅格结构186
14.2横向成分调制结构190
14.3量子线结构194
14.4量子点结构199
14.5原子有序结构203
参考文献216
第15章外延膜中的缺陷李建华李明麦振洪218
15.1倒易空间X射线散射强度分布218
15.2应变弛豫219
15.2.1晶格失配应变219
15.2.2成分梯度应变223
15.3失配位错226
15.3.1位错的X射线漫散射227
15.3.2低密度位错228
15.3.3高密度位错231
15.4X射线反射形貌术235
15.4.1BergBarrett反射形貌术236
15.4.2双轴晶形貌术237
参考文献241
第16章软物质薄膜与界面李明罗光明242
16.1液体薄膜与界面242
16.1.1实验方法242
16.1.2液体薄膜243
16.2固/液界面的磷脂多层膜247
16.2.1磷脂多层膜结构的X射线散射研究247
16.2.2磷脂多层膜的溶胀251
16.3表面活性剂多层膜253
16.3.1水对硬脂酸膜界面起伏的影响253
16.3.2LB膜的界面粗糙化与生长动力学255
16.4小分子及离子相关液体界面258
16.5三价态离子在水/空气界面的结构263
参考文献267
第17章薄膜晶体结构的表征和测定刘华俊杨平269
17.1布拉维晶胞和点阵参数的测定270
17.1.1RSV法272
17.1.2六维矢量法(G6空间法)276
17.1.3实验条件和分辨率280
17.1.4外延薄膜结构实例284
17.1.5讨论288
17.2晶粒，孪晶，调制结构和点阵参数289
17.2.1晶粒和相界290
17.2.2单斜孪晶在RSM图上的行为291
17.2.3四方相a畴和c畴的行为298
17.2.4调制结构302
17.2.5四方相a畴，c畴的模拟和三方相纳米孪晶的讨论305
17.3氧八面体转动的测定308
17.3.1钙钛矿结构308
17.3.2氧八面体转动的Glazer分类309
17.3.3半指数晶面衍射法310
17.3.4结构分析实例312
17.4COBRA界面结构分析方法313
17.4.1表面衍射与晶体截断杆314
17.4.2COBRA原理与方法315
17.4.3结构分析实例315
17.5外延薄膜的单晶结构分析315
17.5.1单晶结构分析方法316
17.5.2薄膜分析的困难316
17.5.3实验方法与数据处理317
17.5.4结构分析实例318
17.6结语319
参考文献320
第18章钙钛矿结构氧八面体畸变的X射线表征吴小山324
18.1钙钛矿氧化物的特殊电子结构324
18.2过渡金属钙钛矿氧化物中八面体畸变的X射线表征方法329
18.3扩展X射线吸收精细结构方法338
18.4掠入射反射在界面氧八面体结构畸变中的应用346
18.4.1掠入射反射确定膜厚347
18.4.2X射线漫散射技术351
18.4.3晶体截断杆技术352
18.5高分辨衍射技术354
18.5.1高分辨衍射354
18.5.2倒易空间X射线散射强度分布图360
参考文献366
第19章有机半导体薄膜晶体结构的表征张吉东370
19.1有机半导体简介370
19.2有机半导体薄膜的受限结晶371
19.2.1有机半导体材料的结晶结构371
19.2.2有机半导体材料在薄膜中的受限结晶372
19.3有机半导体薄膜结晶结构的X射线衍射表征技术374
19.3.1常规X射线衍射技术375
19.3.2X射线掠入射衍射技术378
19.4有机半导体薄膜结晶结构的X射线衍射表征383
19.4.1有机半导体薄膜的三维结晶结构383
19.4.2归属有机半导体薄膜的晶型386
19.4.3有机半导体薄膜的精细结构差别389
19.4.4有机半导体薄膜的结晶度390
19.4.5有机半导体薄膜的取向表征391
19.4.6有机半导体薄膜结晶结构演变的实时表征394
参考文献397
索引399





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