通过高分辨率X射线倒易空间作图测量SrTiO3单晶基板

单晶SrTiO3是许多功能氧化薄膜外延生长的理想基板材料,包括超导、磁、铁电物质、热释电、压电氧化物。外延薄膜质量高度取决于基板的晶体质量。通常,X射线摇摆曲线宽度常常用作定量分析晶体质量。但不巧的是单独的摇摆曲线无法区分由于应变导致的晶格常数变化或由于加工导致表面损伤带来的影响,也无法区分例如晶体生长过程中形成的位错等缺陷。这些功能可以通过高分辨率X射线倒易空间作图进行区分。通过一个倒易空间图,可以确定是什么样的结构缺陷影响了晶体质量。

下图1是一种市面出售的SrTiO3基板的(006)倒易空间图,已被广泛薄膜生产者认可。使用理学SmartLab多功能衍射仪获得的衍射峰,非常尖锐,omega方向半高宽只有18角秒。除了尖峰(006),在2θ/ω方向的晶体截断棒状结构清晰可见,说明高表面平滑度以及低加工损害。此外,在ω方向观察到一个扩大的微弱强度的衍射晕。该漫散射主要是由于晶体内部低密度位错造成的。


Single crystal SrTiO<sub>3</sub>

图1

已被广泛薄膜生产者认可的一种市面出售的SrTiO3基板的(006)倒易空间图
尽管(006)衍射峰宽度相当狭窄,缺陷明显存在,使在外延薄膜生长过程中可能导致位错形核中心并严重影响沉积膜质量。


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