国立彰化师范大学共同仪器中心高解析X 光绕射仪对外服务办法.PDF

國立彰化師範大學共同儀器中心 高解析 X 光繞射儀對外服務辦法 一、儀器名稱： 中文名稱：高解析 X 光繞射儀 英文名稱：High Resolution X-ray Diffractometer 二、儀器廠牌、型號： Siemens D5000 三、儀器簡介： 半導體薄膜材料是製作光電與微電子元件的基礎，而元件性 能則受到薄膜品質影響，其中結構與缺陷分析是半導體薄膜 品質研究的重點。 X-光繞射是決定晶格結構的主要工具，而 分析缺陷的形狀、方向、及其他更進一步的材料細節，則必 須使用穿透式電子顯微鏡觀測。但在觀測實驗之前，必須先 製備樣品，牽涉到基板研磨、離子束打薄(ion milling) 等複雜 費時的程序才能得到量測資料，且此為破壞性量測。 要快速得到薄膜的缺陷結構資料，及時回饋修正製程條件， 最有效的方法是使用 X-光繞射的方式評估薄膜的結構品質， 主要取決於其快速、準確、非破壞性量測的優點。 四、儀器設備重要規格： A.測角儀 (一套) ： 1. 系統規格為水平式且為θ/2θ 之架構, 應用於高解析單晶繞射測定及薄膜分析。 2. 系統基本精度需達下述要求 : (1) 300mm 到600mm ，並可依使用者要求作調整。 (2) θ-2θ 之精度可達0.005° 。 (3) θ-2θ 之精度再現性需達+/-0.0005°,避免相同詴片在不同時間測量時結果差異太大。 (4) Rocking curve 之解析度可達0.00014° 。 (5)測角儀中心開口大小 15.5 公分含( ) 以增加系統彈性能在大物件之非破壞性分析。 (6) θ 分析角度無限制。 (7) 2θ 分析角度可介於 -4° 至 +170° 。依照不同光學配件而有不同限制( ) (8)所有系統位置需可由電腦圖形及數位控制。 (9)角度移動方式為步進馬達控制方式。 (10)X-光管座、偵測器及所有光學元件以精密定位，並可以軟體校準，節省校準時間。 B.電腦相關設備 ： 1. 偵測器電子控制元件 (一套) : (1)最高計數處理值可達3x107 cps, 以確保偵測器選用彈性。 (2) PHA調整可直接由圖形界面控制。 2. 高壓電源供應器 (一套) : 電壓調整：可 1KV昇降，操作範圍 20~60KV 。 電流控制：可 1mA昇降，操作範圍 5~80mA 。 C. 旋轉樣品台 (一座) ： 1. 1/4 尤拉環安裝在測角儀上可讓樣品自動地實現七個自由度的動作，二維平移、垂直樣品的表面 方向移動，實現樣品繞法線自轉，繞樣品表面水準線轉動以及2θ 、θ 角掃描。 (1) X=Y=±75mm, △X=△Y=0.01mm (2) Z=-1~+12mm, △Z=0.01mm (3) Φ=±∞, △Φ=0.01° (4) χ -3°~94°, △χ=0.01° (5) 樣品最大承受重量3 Kg (6) 樣品最高高度40 mm 2. 配有粉末樣品架和 5”(含 ) 以上真空吸盤確保樣品快速定位。 D. 光學元件： 1. 繞射光源 ：固定抽換式狹縫裝置一套。 (1x: 0.05, 0.1, 0.2, 0.6, 1,2mm slit) 2. 鎳片(一片) ：過濾銅靶所產生之Kβ 波長。(Ni Filter for Cu-Radiation) E.附件 ： 1. 40mm Goebel Mirror (一組) ：可抑制 Kβ, 白光及螢光之高階光學反射鏡 , 產生高強度之平行光 ，適合應用於不規則樣品表面分析 、薄膜分析、毛細管分析 、全反射繞 射 、穿透及低掠角繞射分析。 2. 4-bounce monochromator 四晶單色光器(一座) ：應用於高解析度繞射分析。 3. 0.23°或以下之平行 X 光繞射配件 (一座) ：適合低掠角繞射、薄膜分析、織構