Дифрактометр PANalytical XPert PRO

Дифрактометр PANalytical X'Pert PRO .

Рентгеновский дифрактометр Panalytical X ’ PERT PRO MRD Extended предназначен для исследования тонких структурных особенностей монокристаллов и гетероэпитаксиальных пленок толщиной от нескольких нанометров до нескольких микрон. Система Prefix позволяет менять первичные монохроматоры без дополнительной юстировки в зависимости от конкретных задач исследований. Рентгеновское зеркало дает монохроматизированный пучок интенсивностью 5 млрд. импульсов в секунду (расходимость 150 ’’ ), что наилучшим образом подходит для исследования несовершенных монокристаллов и поликристаллических образцов. Гибридный монохроматор, состоящий из комбинации в одном блоке рентгеновского зеркала и двухкристального щелевого германиевого монохроматора, дает интенсивность 400 млн. импульсов в секунду с расходимостью 25 ’’ . Оптимальное применение – запись фрагментов областей обратного пространства вблизи выбранного рефлекса и рефлектометрических кривых для определени z толщины эпитаксиальных слоев. Комбинация рентгеновского зеркала и четырехкристального германиевого монохроматора в геометрии Extended дает 26 млн. импульсов в секунду с расходимостью 12 ’’ . Интенсивность монохроматизированного пучка в геометрии Extended возрастает в 18 раз. Для примера, применение трубки с вращающимся анодом в установке Ригаку дает увеличение интенсивности всего в 9 раз. Оптимальное применение – запись кривых качания симметричных и асимметричных рефлексов для определения состава и толщины эпитаксиальных слоев и периода сверхрешеток. Дифрактометр оснащен третьим кристаллом–анализатором для точного определения параметров решетки и записи областей обратного пространства. Процесс записи двумерных картин полностью автоматизирован. Вместе с дифрактометром приобретен пакет программ для анализа кривых качания и двумерных областей обратного пространства.

 Дифрактометр позволяет исследовать образцы пятью различными методиками.

1. Запись стандартных кривых качания образца и анализатора для определения параметров решетки эпитаксиальных слоев перпендикулярно и параллельно плоскости срастания с подложкой. Используется для определения состава и толщины эпитаксиальных слоев.

2. Запись рефлектометрических кривых при малых углах падения рентгеновских лучей на образец. Коэффициент преломления рентгеновских лучей в кристаллах меньше единицы на несколько единиц в шестом десятичном знаке, поэтому наблюдается полное внешнее отражение рентгеновских лучей ниже значения критического угла ( q _с = 0.22 ° для Si и q _с =0.31 ° для GaAs ). Выше критических значений углов наблюдается система рефлектометрических максимумов, по которой можно определить толщину как самих эпитаксиальных слоев, так и толщину переходных слоев с точностью до 0.1 нм.

3. Получение фрагментов области обратного пространства вблизи выбранного рефлекса путем интегрирования от нескольких десятков до сотни и более отдельных кривых качания в двумерную картину в программе Panalytical Epitaxy . Используется для разделения вкладов в уширение рефлексов из-за колебаний в параметрах решетки и из-за разориентации отдельных частей слоев.

4. Запись рефлексов в скользящей геометрии дифракции, в которой образец наклоняется на угол y =55 ¸ 85 ° вокруг горизонтальной оси, лежащей в плоскости образца. В сочетании с использованием асимметричных рефлексов это позволяет плавно уменьшать глубину проникновения рентгеновских лучей в образец от нескольких микрон до ста и менее нанометров для выявления слоев с параметром решетки, близким к параметру решетки подложки.

5. Получение двумерных картин Х–У сканирования в прямом пространстве для определения радиуса кривизны структуры и выявления локальных нарушенных областей.

 Технические характеристики прибора.

Мощность дифрактометра	2 kW , режим работы непрерывный
Излучение	Cu K a 1, линейный или точечный фокус
Охлаждение трубки	Оборотная вода, установка Chilly 35
Защита от излучения	Полная
Управление прибором	С помощью компьютера
Точность измерения углов	0.0001 ° по шкалам w и 2 q ; 0.01 ° по осям j и y
Точность перемещений	0.001 мм по оси z ; 0.01 мм по осям X и У
Диапазон углов	-5 ° – 105 ° по шкале w
	-10 ° – 168 ° по шкале 2 q
	0 – 360 ° вокруг оси j , перпендикулярной к образцу
	-5 ° – 95 ° вокруг оси y в плоскости образца
Анализатор	Щелевой кристалл Ge с тремя отражениями (220)
Счетчики импульсов	Пропорциональный с линейным ходом до 1 млн. имп. сек.
Автоматический аттеньюатор	Коэффициент ослабления – 140

 

Публикации.

1. V.I. Kozlovsky, V.P. Martovitsky . Formation of nonuniformity in ZnSe/ZnMgSSe quantum well structures during MOVPE on GaAs(0 01) misoriented by 101 to (111)A plane. Physica B 404 (2009) 5009–5012 .

2. В.С. Багаев, В.С. Кривобок, В.П. Мартовицкий , А.И. Новиков. Распределение германия в слоях Si _{1- x} Ge_x ( x <0.1), выращенных на подложке Si (001), в зависимости от их толщины. ЖЭТФ, 136 , 1154–1169 (2009).