Анализ наноструктуры тонких пленок и поверхностей

Малоугловое рентгеновское рассеяние со скользящим падением луча (GISAXS) применяют на тонких поверхностных слоях, содержащих наночастицы, поры и другие неоднородности размерами в диапазоне 1–100 нм. GISAXS используется для получения информации о размере, форме и выравнивании этих наноструктурных элементов. SAXS (малоугловое рассеяние рентгеновского излучения) применяется для наноматериалов в жидкой или порошкообразной форме, а GISAXS — для поверхностных слоев на плоских подложках. GISAXS используется для выявления поперечных размеров и расположений.

GISAXS.jpg

Малоугловое рентгеновское рассеяние со скользящим падением луча (GISAXS)

Тонкие наноструктурные пленки являются активной областью исследований, например, в сферах использования энергетических технологий, фотоэлектрических материалов, полупроводниковых приборов, а также фотоники, акустики и катализа и др. С начала 1990-х годов наблюдается стремительное увеличение методов синтеза наноструктурных тонких пленок. Синтез тонкой пленки можно комбинировать с литографическими методами, зачастую для повышения упорядоченности в наноструктурах.

Интегральные схемы:
Пленки пористого кремния часто применяются в интегральных схемах, где степень пористости используют для контроля диэлектрических свойств конденсаторов. Эти нанопористые материалы можно синтезировать с помощью амфифильных блок-сополимеров в золь-гель процессе. Используя структурные направляющие агенты, можно создавать высокоупорядоченные нанопористые матрицы.

Магнитные запоминающие устройства:
Посредством ряда разных технологических маршрутов синтезируются матрицы наночастиц металла и оксида металла для электронных и магнитных устройств.

Оптоэлектроника и светодиоды:
Усовершенствованные методы молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) и химического парофазного осаждения (ХПО) используют для производства полупроводниковых квантовых точек и нанопроводов для оптоэлектронных устройств.

Катализ:
Тонкие пленки и монослои наночастиц драгоценного металла могут быть синтезированы жидкофазными методами и используются в катализе.
Аккумуляторные батареи и системы хранения газа:
Для хранения газов используют нанопористые материалы.

Контроль качества:
Рефлектометрия предоставляет подробную углубленную информацию о качестве границ раздела, в то время как GISAXS позволяет определить поперечные размеры, включая межфазные ступени и неровности.

Решения Malvern Panalytical

Эксперименты GISAXS можно выполнять на многофункциональном дифрактометре Empyrean. Полные инструкции по подготовке к использованию конфигурации GISAXS, выравниванию и измерению GISAXS приведены в руководстве пользователя Empyrean.

Для эксперимента с применением Cu–Kα излучения данные GISAXS собирают под малыми углами, например в диапазоне 0–3o. Этот диапазон идеально подходит для двумерной визуализации с помощью детектора PIXcel3D с шагом пикселя 55 мкм. Двумерные измерения GISAXS можно выполнять с помощью детекторов PIXcel3D и PIXcel3D 2X2. Сверхнизкий фон детектора обеспечивает длительное время счета и наблюдение за слабым рассеянием.