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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
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
1.1X射线源
1.1.1X射线产生和X射线谱
1.1.2封闭式X射线管
1.1.3同步辐射光源
1.2X射线准直和单色化
1.2.1狭缝
1.2.2双晶单色器
1.2.3多晶单色器
1.3X射线探测器
1.3.1计数器
1.3.2位置灵敏探测器
1.3.3面探测器
参考文献
第2章薄膜X射线衍射仪李建华
2.1高分辨共面X射线衍射仪
2.2掠入射衍射装置
2.3测量分辨率的分析
参考文献
第3章表面/界面X射线散射罗光明麦振洪
3.1固体表面/界面X射线反射和漫散射装置
3.2液体表面/界面X射线反射和散射装置
参考文献
第2篇基 本 理 论
第4章X射线衍射运动学理论麦振洪
4.1引言
4.2X射线衍射几何
4.2.1劳厄方程
4.2.2布拉格方程
4.3倒易点阵
4.3.1倒易点阵定义
4.3.2色散面——Ewald球
4.4X射线衍射强度
4.4.1单电子散射
4.4.2原子散射因子
4.4.3结构因子
4.5薄晶体衍射强度
参考文献
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
5.1成分混合/合金化的多层膜
5.2[A/B]N多层膜
参考文献
第6章X射线衍射动力学理论(一)——完美晶体麦振洪罗光明
6.1引言
6.2完美晶体中X射线波动方程
6.3双光束近似
6.4色散面
6.5劳厄几何晶体内波场振幅
6.6布拉格几何晶体内波场振幅
6.6.1无吸收晶体的反射率
6.6.2有吸收晶体的反射率
6.7双轴晶衍射摇摆曲线的理论计算
参考文献
第7章X射线衍射动力学理论(二)——畸变晶体麦振洪
7.1引言
7.2晶体中的调制波
7.3高木方程
7.4高木方程的都平形式
7.5多层膜结构的X射线双轴晶摇摆曲线计算
7.5.1概述
7.5.2外延材料反射率的X射线衍射动力学理论解
7.5.3迭代公式中参数的计算
7.6应变弛豫超晶格的X射线双轴晶摇摆曲线计算
7.6.1弛豫机制与应变分布
7.6.2取向差与峰形展宽
参考文献
第8章X射线异常衍射精细结构理论罗光明
8.1没有周期调制的多层膜
8.2[A/B]n多层膜
8.3实验方法
8.4DAFS谱线的分析方法
参考文献
第9章X射线掠入射衍射理论贾全杰姜晓明
9.1概述
9.2X射线掠入射衍射准运动学理论
9.2.1DWBA
9.2.2DWBA下薄膜材料的掠入射衍射理论
9.3掠入射衍射的应用
参考文献
第10章X射线界面反射和漫散射理论李明罗光明
10.1X射线镜面反射
10.2粗糙表面的散射(一)——玻恩近似
10.3粗糙表面的散射(二)——DWBA理论
10.4多层膜的DWBA散射理论
10.5界面起伏的关联函数
10.5.1表面关联函数
10.5.2自仿射关联
10.5.3多层膜界面之间的关联
参考文献
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
11.1单层膜和多层膜共面X射线衍射
11.2埋层的探测
11.2.1高分辨X射线衍射
11.2.2X射线镜面反射
参考文献
第12章外延膜的晶格参数？应力与组分麦振洪
12.1共面X射线双轴晶衍射
12.2薄膜残余应力检测的X射线mapping技术
12.3掠入射衍射
参考文献
第13章薄膜表面与界面李明麦振洪罗光明
13.1X射线镜面反射
13.1.1氧化物薄膜界面
13.1.2磁性金属多层膜界面
13.1.3BaTiO3/Pt 界面的“dead layer”
13.2X射线漫散射
13.2.1ZnTe/ZnSxTe1-x超晶格中的生长台阶
13.2.2长周期BeTe/ZnSe超晶格界面台阶上的无规起伏
13.2.3短周期BeTe/ZnSe超晶格界面的化学键
13.3X射线异常衍射精细结构
13.3.1埋层量子线
13.3.2在金属多层膜中的应用
参考文献
第14章横向调制结构李建华贾全杰
14.1表面栅格结构
14.2横向成分调制结构
14.3量子线结构
14.4量子点结构
14.5原子有序结构
参考文献
第15章外延膜中的缺陷李建华李明麦振洪
15.1倒易空间X射线散射强度分布
15.2应变弛豫
15.2.1晶格失配应变
15.2.2成分梯度应变
15.3失配位错
15.3.1位错的X射线漫散射
15.3.2低密度位错
15.3.3高密度位错
15.4X射线反射形貌术
15.4.1BergBarrett反射形貌术
15.4.2双轴晶形貌术
参考文献
第16章软物质薄膜与界面李明罗光明
16.1液体薄膜与界面
16.1.1实验方法
16.1.2液体薄膜
16.2固/液界面的磷脂多层膜
16.2.1磷脂多层膜结构的X射线散射研究
16.2.2磷脂多层膜的溶胀
16.3表面活性剂多层膜
16.3.1水对硬脂酸膜界面起伏的影响
16.3.2LB膜的界面粗糙化与生长动力学
16.4小分子及离子相关液体界面
16.5三价态离子在水/空气界面的结构
参考文献
第17章薄膜晶体结构的表征和测定刘华俊杨平
17.1布拉维晶胞和点阵参数的测定
17.1.1RSV法
17.1.2六维矢量法(G6空间法)
17.1.3实验条件和分辨率
17.1.4外延薄膜结构实例
17.1.5讨论
17.2晶粒，孪晶，调制结构和点阵参数
17.2.1晶粒和相界
17.2.2单斜孪晶在RSM图上的行为
17.2.3四方相a畴和c畴的行为
17.2.4调制结构
17.2.5四方相a畴，c畴的模拟和三方相纳米孪晶的讨论
17.3氧八面体转动的测定
17.3.1钙钛矿结构
17.3.2氧八面体转动的Glazer分类
17.3.3半指数晶面衍射法
17.3.4结构分析实例
17.4COBRA界面结构分析方法
17.4.1表面衍射与晶体截断杆
17.4.2COBRA原理与方法
17.4.3结构分析实例
17.5外延薄膜的单晶结构分析
17.5.1单晶结构分析方法
17.5.2薄膜分析的困难
17.5.3实验方法与数据处理
17.5.4结构分析实例
17.6结语
参考文献
第18章钙钛矿结构氧八面体畸变的X射线表征吴小山
18.1钙钛矿氧化物的特殊电子结构
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
18.3扩展X射线吸收精细结构方法
18.4掠入射反射在界面氧八面体结构畸变中的应用
18.4.1掠入射反射确定膜厚
18.4.2X射线漫散射技术
18.4.3晶体截断杆技术
18.5高分辨衍射技术
18.5.1高分辨衍射
18.5.2倒易空间X射线散射强度分布图
参考文献
第19章有机半导体薄膜晶体结构的表征张吉东
19.1有机半导体简介
19.2有机半导体薄膜的受限结晶
19.2.1有机半导体材料的结晶结构
19.2.2有机半导体材料在薄膜中的受限结晶
19.3有机半导体薄膜结晶结构的X射线衍射表征技术
19.3.1常规X射线衍射技术
19.3.2X射线掠入射衍射技术
19.4有机半导体薄膜结晶结构的X射线衍射表征
19.4.1有机半导体薄膜的三维结晶结构
19.4.2归属有机半导体薄膜的晶型
19.4.3有机半导体薄膜的精细结构差别
19.4.4有机半导体薄膜的结晶度
19.4.5有机半导体薄膜的取向表征
19.4.6有机半导体薄膜结晶结构演变的实时表征
参考文献
索引
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
1.1X射线源
1.1.1X射线产生和X射线谱
1.1.2封闭式X射线管
1.1.3同步辐射光源
1.2X射线准直和单色化
1.2.1狭缝
1.2.2双晶单色器
1.2.3多晶单色器
1.3X射线探测器
1.3.1计数器
1.3.2位置灵敏探测器
1.3.3面探测器
参考文献
第2章薄膜X射线衍射仪李建华
2.1高分辨共面X射线衍射仪
2.2掠入射衍射装置
2.3测量分辨率的分析
参考文献
第3章表面/界面X射线散射罗光明麦振洪
3.1固体表面/界面X射线反射和漫散射装置
3.2液体表面/界面X射线反射和散射装置
参考文献
第2篇基 本 理 论
第4章X射线衍射运动学理论麦振洪
4.1引言
4.2X射线衍射几何
4.2.1劳厄方程
4.2.2布拉格方程
4.3倒易点阵
4.3.1倒易点阵定义
4.3.2色散面——Ewald球
4.4X射线衍射强度
4.4.1单电子散射
4.4.2原子散射因子
4.4.3结构因子
4.5薄晶体衍射强度
参考文献
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
5.1成分混合/合金化的多层膜
5.2[A/B]N多层膜
参考文献
第6章X射线衍射动力学理论(一)——完美晶体麦振洪罗光明
6.1引言
6.2完美晶体中X射线波动方程
6.3双光束近似
6.4色散面
6.5劳厄几何晶体内波场振幅
6.6布拉格几何晶体内波场振幅
6.6.1无吸收晶体的反射率
6.6.2有吸收晶体的反射率
6.7双轴晶衍射摇摆曲线的理论计算
参考文献
第7章X射线衍射动力学理论(二)——畸变晶体麦振洪
7.1引言
7.2晶体中的调制波
7.3高木方程
7.4高木方程的都平形式
7.5多层膜结构的X射线双轴晶摇摆曲线计算
7.5.1概述
7.5.2外延材料反射率的X射线衍射动力学理论解
7.5.3迭代公式中参数的计算
7.6应变弛豫超晶格的X射线双轴晶摇摆曲线计算
7.6.1弛豫机制与应变分布
7.6.2取向差与峰形展宽
参考文献
第8章X射线异常衍射精细结构理论罗光明
8.1没有周期调制的多层膜
8.2[A/B]n多层膜
8.3实验方法
8.4DAFS谱线的分析方法
参考文献
第9章X射线掠入射衍射理论贾全杰姜晓明
9.1概述
9.2X射线掠入射衍射准运动学理论
9.2.1DWBA
9.2.2DWBA下薄膜材料的掠入射衍射理论
9.3掠入射衍射的应用
参考文献
第10章X射线界面反射和漫散射理论李明罗光明
10.1X射线镜面反射
10.2粗糙表面的散射(一)——玻恩近似
10.3粗糙表面的散射(二)——DWBA理论
10.4多层膜的DWBA散射理论
10.5界面起伏的关联函数
10.5.1表面关联函数
10.5.2自仿射关联
10.5.3多层膜界面之间的关联
参考文献
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
11.1单层膜和多层膜共面X射线衍射
11.2埋层的探测
11.2.1高分辨X射线衍射
11.2.2X射线镜面反射
参考文献
第12章外延膜的晶格参数？应力与组分麦振洪
12.1共面X射线双轴晶衍射
12.2薄膜残余应力检测的X射线mapping技术
12.3掠入射衍射
参考文献
第13章薄膜表面与界面李明麦振洪罗光明
13.1X射线镜面反射
13.1.1氧化物薄膜界面
13.1.2磁性金属多层膜界面
13.1.3BaTiO3/Pt 界面的“dead layer”
13.2X射线漫散射
13.2.1ZnTe/ZnSxTe1-x超晶格中的生长台阶
13.2.2长周期BeTe/ZnSe超晶格界面台阶上的无规起伏
13.2.3短周期BeTe/ZnSe超晶格界面的化学键
13.3X射线异常衍射精细结构
13.3.1埋层量子线
13.3.2在金属多层膜中的应用
参考文献
第14章横向调制结构李建华贾全杰
14.1表面栅格结构
14.2横向成分调制结构
14.3量子线结构
14.4量子点结构
14.5原子有序结构
参考文献
第15章外延膜中的缺陷李建华李明麦振洪
15.1倒易空间X射线散射强度分布
15.2应变弛豫
15.2.1晶格失配应变
15.2.2成分梯度应变
15.3失配位错
15.3.1位错的X射线漫散射
15.3.2低密度位错
15.3.3高密度位错
15.4X射线反射形貌术
15.4.1BergBarrett反射形貌术
15.4.2双轴晶形貌术
参考文献
第16章软物质薄膜与界面李明罗光明
16.1液体薄膜与界面
16.1.1实验方法
16.1.2液体薄膜
16.2固/液界面的磷脂多层膜
16.2.1磷脂多层膜结构的X射线散射研究
16.2.2磷脂多层膜的溶胀
16.3表面活性剂多层膜
16.3.1水对硬脂酸膜界面起伏的影响
16.3.2LB膜的界面粗糙化与生长动力学
16.4小分子及离子相关液体界面
16.5三价态离子在水/空气界面的结构
参考文献
第17章薄膜晶体结构的表征和测定刘华俊杨平
17.1布拉维晶胞和点阵参数的测定
17.1.1RSV法
17.1.2六维矢量法(G6空间法)
17.1.3实验条件和分辨率
17.1.4外延薄膜结构实例
17.1.5讨论
17.2晶粒，孪晶，调制结构和点阵参数
17.2.1晶粒和相界
17.2.2单斜孪晶在RSM图上的行为
17.2.3四方相a畴和c畴的行为
17.2.4调制结构
17.2.5四方相a畴，c畴的模拟和三方相纳米孪晶的讨论
17.3氧八面体转动的测定
17.3.1钙钛矿结构
17.3.2氧八面体转动的Glazer分类
17.3.3半指数晶面衍射法
17.3.4结构分析实例
17.4COBRA界面结构分析方法
17.4.1表面衍射与晶体截断杆
17.4.2COBRA原理与方法
17.4.3结构分析实例
17.5外延薄膜的单晶结构分析
17.5.1单晶结构分析方法
17.5.2薄膜分析的困难
17.5.3实验方法与数据处理
17.5.4结构分析实例
17.6结语
参考文献
第18章钙钛矿结构氧八面体畸变的X射线表征吴小山
18.1钙钛矿氧化物的特殊电子结构
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
18.3扩展X射线吸收精细结构方法
18.4掠入射反射在界面氧八面体结构畸变中的应用
18.4.1掠入射反射确定膜厚
18.4.2X射线漫散射技术
18.4.3晶体截断杆技术
18.5高分辨衍射技术
18.5.1高分辨衍射
18.5.2倒易空间X射线散射强度分布图
参考文献
第19章有机半导体薄膜晶体结构的表征张吉东
19.1有机半导体简介
19.2有机半导体薄膜的受限结晶
19.2.1有机半导体材料的结晶结构
19.2.2有机半导体材料在薄膜中的受限结晶
19.3有机半导体薄膜结晶结构的X射线衍射表征技术
19.3.1常规X射线衍射技术
19.3.2X射线掠入射衍射技术
19.4有机半导体薄膜结晶结构的X射线衍射表征
19.4.1有机半导体薄膜的三维结晶结构
19.4.2归属有机半导体薄膜的晶型
19.4.3有机半导体薄膜的精细结构差别
19.4.4有机半导体薄膜的结晶度
19.4.5有机半导体薄膜的取向表征
19.4.6有机半导体薄膜结晶结构演变的实时表征
参考文献
索引
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