宽禁带半导体发光材料2.2氮化物材料测试技术1.pdf

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1、大纲2.2.1X-raydiffraction,XRD2.2.2Photoluminescencespectroscopy,PL2.2.3Cathodoluminescencespectroscopy,CL2.2.4Scanningelectronmicroscopy,SEM2.2.5Transmissionelectronmicroscopy,TEM2.2.6Atomicforcemicroscopy,AFM2.2.7Secondionmassspectroscopy,SIMS2.2.8Halleff

2、ect22.2.1X-RayDiffraction,XRD测试内容常规测试：XRD可以做定性，定量分析。可以分析相成分和含量，可以测定晶格参数，可以测定结构方向、含量，可以测定材料的内应力等。Omega-2Theta连动扫描摇摆曲线：mosaictilt所有的非对称扫描：10-12,10-15,20-24,等.GIIHRXRD(面内掠入射)：10-10,11-20,mosaictwist极图或Phi轴扫描AreaMap：均匀性分析倒易空间（RSM）反射率XRR：密度、粗糙度、厚度等。

3、高温测试:温度范围，室温至1100℃X射线•X射线：1895年德国Xrays物理学家伦琴发现•特点：1.肉眼不可见，但能使气体电离，使照片底片感光；2.呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物体时仅部分被散射；3.对生物细胞有杀伤作用•一种波长很短的电磁波，波长在10-8cm左右，0.01nm-10nm5X射线用于医疗•波长极短，能量很大，穿透力极强•医学领域（0.001-0.1nm），隔着皮肤去透视骨骼6X射线7X射线的产生•X射线是高速运动的粒子与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电

4、子相互作用而产生的。X射线管•阴极（灯丝）——发射电子由钨丝制成，加热后热辐射电子•阳极（靶）——发射X射线使电子突然减速并释放X射线•窗口——X射线出射通道既能让X射线出射，又能使管密封。窗口材料用金属铍或硼酸铍锂。窗口与靶面常成3-6°的斜角，以减少靶面对出射X射线的阻碍9BedeD1密闭陶瓷X光管，Cu靶，2.2KW，高压发生器最大功率3KWXRD(X-RayDiffraction)•测试：晶体质量、位错密度、组分、缺陷、应力、应变、晶格常数•优点：无损伤、无污染、精度高•X射线波长：0.01-1

5、0nm（与晶面间距尺度相当），穿透力极强•当入射X射线与晶面夹角满足Bragg定律时，衍射强度达到极大值布拉格公式•其中，θ为入射X射线与晶面的夹角，即Bragg角，d为晶面间距，λ为X射线波长，n为衍射级数11HighresolutionX-rayDiffraction,HRXRD•ω模式：即摇摆曲线。获得所测晶面布拉格角峰位信息后，固定探测器位置（2θ），然后在一定角度范围内旋转样品，收集衍射信息，该模式下测量获得的曲线成为摇摆曲线（rockingcurve）。•这种模式用来反映晶体质量、晶体中的位

6、错形态、数量和位错密度，其半高宽（FWHM,Fullwidthinhalfmaximum）可用于计算材料的位错密度。SlitsSampleMirror2ConditioningcrystalsX-raysourceSlits12Detector摇摆曲线600µmGaN厚膜衬底GaN衬底XRD摇摆曲线600-µmfree-standingGaN（0002）X-rayrockingcurveGaNthicklayer105129.2176.8106104105103GaN/sapIntensity(cp

7、s)104Intensity(cps)102103GaN/sapphire101-1500-1000-500050010001500-1500-1000-500050010001500OMEGA_REL(arcsec)OMEGA_REL(arcsec)PeakFW0.5MPeakFW0.5M13FWHM(002)=129arcsec;(102)=176arcsecGaN/SiC高分辨X射线半高宽单位：弧度弧秒•弧度：角的度量单位；一周的弧度数为2π弧度，360o角=2π弧度，一弧度约为57.3o•1弧度

8、等于60弧分,1弧分等于60弧秒(arcsec),所以1弧秒就是3600分之一弧度,就是0.01592度14HRXRD•2θ-ω模式：2θ圆总是以2倍于ω圆角速度的速率旋转，当2θ角满足布拉格衍射条件时出现相应晶面的衍射峰。若测得的的衍射强度数据以2θ为自变量，即为2θ-ω扫描，若以ω为自变量，则为ω-2θ扫描。•主要用于分析GaN及AlGaN/GaN材料的组分、应力等SlitsSampleMirror2Conditioningcrys