BT XRD, AERIS로 가능한 그레이징 입사 X선 회절(GIXRD) 이란?
Grazing Incidence X-Ray Diffraction (GIXRD), 입계각 입사 X선 회절이란,
X선 빔은 일반적으로 1도 미만인 매우 낮은 입사각으로 샘플에 쏘아지며, 그 결과 X선이 물질 최상단의 몇 나노미터에서만 상호작용하게 됩니다. 따라서 표면 영역의 결정학적 특성에 매우 민감한 회절 패턴이 생성됩니다.
기존 X선 회절(XRD)의 경우, X선은 다양한 각도로 샘플에 입사되어 샘플의 수 미크론의 깊이에서 회절 패턴을 생성합니다. 그에 비해 GIXRD에서는 측정 대상 물질의 부피를 제어할 수 있도록 특정한 얕은 침투 깊이에 최적화된 낮은 각도로 입사빔 각도가 고정됩니다. 이는 표면 또는 박막 아래에서 발생하는 신호를 피하도록 특별히 설계되었습니다.
다결정 코팅 연구에 GIXRD를 활용하는 방법을 설명하려고 합니다.
다결정 코팅으로서의 박막은 의료용 임플란트의 생의학 코팅부터 자동차용 강철의 스프레이 코팅 페인트, 배터리 내 전극이나 반도체의 금속 접촉부에 증착된 필름, 디스플레이의 광학 코팅에 이르기까지 다양한 응용 분야에 사용됩니다.
증착된 결정상과 증착된 필름의 잔류 응력은 증착 방법 또는 처리 단계의 효능을 평가하기 위한 주요 파라미터입니다. 사용 중 필름의 무결성을 모니터링하는 것도 제품의 장기적 성공을 보장하는 데 매우 중요합니다. 그레이징 입사 X선 회절(GIXRD)을 사용하면 코팅을 통해 신호를 극대화하도록 구성을 조정할 수 있습니다. 따라서 결정상에 대한 자세한 연구가 필요하거나 고속 품질 관리가 필요한 경우 원하는 결과와 최상의 데이터를 얻을 수 있습니다.
실리콘 기판 위의 다결정 이리듐의 50nm 박막
내화 금속 이리듐은 높은 X선 반사성, 낮은 산화율, 높은 용융점으로 인해 고성능 광학 장치에서 다양하게 적용됩니다. 예를 들어, 이리듐은 고성능 망원경의 광학 코팅으로서 금과 은을 대체할 수 있는 소재로 연구됩니다.
결정립 크기와 미세 변형은 필름 미세구조와 필름의 전반적인 품질을 나타내는 좋은 지표이며 회절 피크의 변화를 찾아 신속하고 비파괴적으로 모니터링할 수 있습니다. 이러한 박막의 경우, 이리듐 회절 피크는 기판 피크의 신호에서 쉽게 손실될 수 있습니다. 그레이징 입사 회절 지오메트리를 사용하면 명확하고 유용한 데이터를 빠르게 얻을 수 있습니다(그림 3.1 참조).
85o 피크와 같은 레이어의 하이 앵글 피크는 반사 구성에서 볼 수 없을 정도로 약하기 때문에 GIXRD 스캔에서만 볼 수 있습니다.
HighScore 분석 소프트웨어를 사용하면 평균 결정립 크기(11.1nm) 및 미세 변형(0.585%)에 대한 결과를 빠르게 얻을 수 있습니다(그림 3.2 참조).
이러한 구조적 파라미터는 가공 프로세스를 모니터링하고 최적화하여 필요한 레이어 성능 및 제품 품질 관리를 얻는 데 도움이 됩니다.
박막 및 코팅의 경우, 증착 중 레이어의 잔류 응력이 어떻게 형성되는지 이해하고 필름의 최종 품질을 이해하기 위해 필름의 잔류 응력을 측정하는 것이 중요합니다. 박막은 높은 응력을 지원할 수 있으며, 성분의 화학적 보호 외에도 코팅은 성분을 추가로 강화하거나 반대로 전체 성분을 약화할 수 있습니다. 또는 과도한 응력을 받는 박막은 필름은 쉽게 균열되거나 기판에서 분리될 수 있습니다. 결정학적 잔류 응력은 박막 처리에서 중요한 품질 관리 파라미터입니다. 레이어 내의 잔류 응력은 Stress Plus [2] 소프트웨어에서 여러 {hkl} 잔류 응력 분석을 사용하여 확인할 수 있습니다(그림 3.3 참조).
그림 3.4의 기존 Bragg-Brentano 데이터와 GIXRD 데이터를 비교하면 이리듐과 실리콘 모두 69o 2θ에 가까운 강력한 회절 피크를 가지고 있음을 알 수 있습니다. GIXRD 스캔을 통해 이제 더 작은 이리듐 피크가 실리콘 기판 피크에 의해 가려지지 않고 명확하게 보이며 85o 및 107o와 같은 하이 앵글 피크를 더 쉽게 볼 수 있습니다.
이어서 자료 읽기 : Aeris for Thin Films
그레이징 입사 X선 회절에 구성된 Aeris
그레이징 입사 X선 회절을 통해 규칙적 대칭성(Bragg-Brentano) 분말 스캔이 충분한 피크 강도를 제공하지 않거나 기판에서 너무 많은 간섭을 유발하는 경우 박막에서 훨씬 개선된 피크 신호를 얻을 수 있습니다.
Aeris는 일상적인 측정을 위한 전용 박막 회절분석기이거나, 이따금 박막 측정을 할 수 있는 다목적 분말 회절분석기입니다. 고성능 디커플링 고니오미터 스캐닝 기술은 다양한 정밀 입사 빔(ω) 각에서 재현성이 높은 2θ 스캔을 제공하여 그레이징 입사 X선 회절(GIXRD) 및 잔류 응력 측정에 적합합니다. 회절 빔 측면에 있는 평행 플레이트 시준기는 Aeris를 평행 빔 측정 모드로 변환하여 정확한 피크 위치를 제공하고 아웃포커스 효과를 해결하여 고품질 데이터를 전달합니다. 견고한 홀더 제품군은 고객의 요구 사항에 맞는 다양한 시료 장착 옵션을 제공합니다.
특허받은 고유의 PreFIX 광학 장착 시스템을 통해 Aeris는 Bragg Brentano, Transmission 및 GIXRD 방법의 데이터를 빠르게 비교할 수 있도록 쉽게 재구성됩니다. 몇 분 이내에 GIXRD 스캔을 얻을 수 있으며 다양한 입사각의 데이터를 비교하여 데이터 수집 설정을 최적화할 수 있습니다. 당사의 분석 소프트웨어인 HighScore Plus 및 Stress Plus와 함께 고품질 데이터는 다결정 박막 시료의 완벽한 보기를 위해 상 순도, 결정화, 결정립 크기, 미세변형 및 잔류 응력을 보여줍니다.