XRD检测-RuO2薄膜掠入射XRD-GID

引言

薄膜材料就是厚度介于一个纳米到几个微米之间的单层或者多层材料。由于厚度比较薄，薄膜材通常依附于一定的衬底材料之上。常规的XRD测试，X射线的穿透深度一般在几个微米到几十个微米，这远远大于薄膜的厚度，导致薄膜的信号会受到衬底的影响（图1）。另外，如果衍射简单较高，那么X射线只能辐射到部分样品，无法利用整个样品的体积，衍射信号弱。薄膜掠入射衍射（GID：Grazing Incidence X-Ray Diffraction）很好的解绝了以上问题。所谓掠入射是指使X射线以非常小小的入射角（＜5°）照射到薄膜上，小的入射角较大减小了在薄膜中的穿透深度，同时较大增加衍射颗粒的数目和x射线在薄膜中的光程。这里有两点说明：GID需要专享的硬件配置；常规GID只适合多晶薄膜和非晶薄膜，不适合单晶外延膜。

实例 14nm RuO2薄膜XRD测试

图1 RuO2薄膜常规XRD测试图谱。左图：单晶硅衬底的强劲信号；右下图：RuO2薄膜的微弱信号；右上图：RuO2薄膜结构示意图。

图2 蓝色实线：RuO2薄膜掠入射衍射图谱，入射角ω=0.3°。红色实线：全谱拟合计算图谱，得到结构参数在右上角。