GI-XRD-analyysi

Ohutkalvoröntgendiffraktio (GI-XRD) on röntgendiffraktion (XRD) muunnelma, jota käytetään ohut kalvojen ja pinnoitteiden kiderakenteen, hilan parametrien ja fysikaalisten ominaisuuksien määrittämiseen. GI-XRD:tä voidaan hyödyntää kiteistä ainetta sisältävien ohutkerroksisten materiaalien ominaisuuksien selvittämiseen niiden tuotekehityksessä ja laadunvalvonnassa.

GI-XRD
...ja yli 700 muuta tyytyväistä asiakasta

Tutustu GI-XRD-mittauksiimme

Ohutkalvonäytteiden GI-XRD

Ohutkalvoröntgendiffraktio (engl. Grazing incidence X-ray diffraction, GIXRD) on röntgendiffraktion (XRD) muunnelma, ohutkalvojen ja ohuiden pintakerrosten paramentrien määrittämiseen. Mittauksen tuloksena saadaan seuraavat tiedot: XRD-spektri ja faasi(en) tunnistus, Kiteisyys, kidekoko, hilaparametrit ja jännitys faasille. HUOM. Nämä parametrit voidaan määrittää vain, jos näyte on erittäin kiteinen. Jos kiteisyys on riittämätön, parametrien määritys ei aina ole mahdollista.. Tarkimmat GI-XRD-tulokset saavutetaan tyypillisesti näytteille, joiden pintakerroksen paksuus on enintään 300 nm ja RMS-karheus alle 10 nm. Paksumpia kalvoja ja karheampia pintoja voidaan myös analysoida, mutta datan laatu on yleensä heikompi karheilla näytteillä, ja näytteen ominaisuudet yli 300 nm syvyydessä eivät yleensä heijastu mittaustuloksiin. Käytämme GI-XRD-mittauksiin seuraavia laitteistoja: Rigaku SmartLab, Panalytical X'Pert Pro MPD, Bruker D8 Discover, Malvern Empyrean. Mittaukset suoritetaan lähtökohtaisesti huoneenlämmössä ja normaalin ilmakehän alla, mutta lämpötiloja välillä 25–1100 °C voidaan käyttää ja kiteisyyttä tutkia lämpötilan funktiona. Mittauksia voidaan tehdä myös inertin kaasun alla tai vakuumissa tarpeen mukaan. Saat lisätietoja olosuhdevaihtoehdoista asiantuntijoiltamme.
183–271 €
Lue lisää

Ohutkalvonäytteiden GI-XRD + XRR

Ohutkalvonäytteiden röntgendiffraktio (GI-XRD) + röntgenheijastavuus (XRR) -yhdistelmäanalyysi. Mittausten tuloksena saadaan seuraavat tiedot. XRR: Tiheys (g/cm3), Paksuus (nm), Karheus (nm). GI-XRD: XRD-spektri ja faasi(en) tunnistus, Kiteisyys, kidekoko, hilaparametrit ja jännitys faasille HUOM. Nämä parametrit voidaan määrittää vain, jos näyte on erittäin kiteinen. Jos kiteisyys on riittämätön, parametrien määritys ei aina ole mahdollista.. Huomioita sopivista näytteistä XRR Menetelmä soveltuu yksittäisten ja monikerroksisten ohutkalvojen karakterisointiin. Se antaa tietoa yksittäisten kerrosten paksuudesta, tiheydestä sekä kerrosten rajapintojen karheudesta. Suurin tarkkuus saavutetaan tyypillisesti näytteille, joissa pintakerroksen paksuus on 1–150 nm ja RMS-karheus alle 5 nm. Paksumpia ja karheampia kalvoja voidaan myös mitata, mutta mittaustarkkuus heikkenee kalvon paksuuden ja karheuden kasvaessa. GI-XRD Soveltuu lähtökohtaisesti kaikille ohutkalvoille, jotka täyttävät XRR-näytteiden vaatimukset (yllä). Ainoa erityisvaatimus on tutkittavien faasien kiteisyys. Vain kiteisistä faaseista saadaan XRD-dataa. Saatavilla olevat mittausolosuhteet Oletuksena GI-XRD- ja XRR-mittaukset suoritetaan huoneenlämmössä ja huoneilmassa. Mittauksia voidaan tehdä myös 25–1100 °C:n lämpötiloissa, jolloin voidaan tutkia ominaisuuksia lämpötilan funktiona. Mittaukset voidaan suorittaa suojakaasun alla tai tyhjiössä. Olethan yhteydessä asiantuntijoihimme, jos haluat ostaa mittauksia tai sinulla on kysyttävää mittausparametreihin tai näytteiden sopivuuteen liittyen.
349–499 €
Lue lisää

Hinnat ilmoitettu ilman arvonlisäveroa.

  • Nopeat tulokset
  • Henkilökohtaista apua asiantuntijoilta
  • Kilpailukykyiset hinnat
  • Takuu tulosten oikeellisuudesta

Miten GI-XRD-analyysi toimii?

Ohutkalvoröntgendiffraktio (grazing incidence X-ray diffraction, GI-XRD) on muunnos röntgendiffraktiosta (XRD). XRD:llä voidaan määrittää kiteisen materiaalin kristallografisen rakenteen (ts. kiderakenteen) ominaisuudet.

Kun XRD-analyysi suoritetaan monikerroskalvon ohuille, 1-1000 nanometrin paksuisille kalvoille tavanomaisia ​​skannausmenetelmiä käyttäen, analyysi tuottaa yleensä heikon signaalin näytteen pintakerroksesta ja voimakkaan signaalin alemmasta kerroksesta, mikä vaikeuttaa pintakerroksen tutkimista. Yksi tapa välttää voimakas signaali alustasta ja saada vahvempi signaali pintakalvosta on suorittaa röntgenskannaus tarkasti valitulla röntgensäteen tulokulmalla, joka vain pyyhkäisee näytteen pintaa. Tämä menetelmä tunnetaan ohutkalvoröntgendiffraktiona (GI-XRD).

GI-XRD:llä on sama toimintaperiaate kuin XRD:llä, mutta se kykenee mittaamaan ohuiden kalvojen ja pinnoitteiden kiderakennetta ja hiukkastason ominaisuuksia. Lisätietoa XRD:stä on löydettävissä XRD-sivultamme.

Röntgensäteiden tulokulman säätäminen

GI-XRD:ssä näytteeseen osuvan röntgensäteen tulokulmaa säädetään heijastuneiden röntgensäteiden kriittiseen kulmaan nähden samoin kuin röntgenheijastavuudessa (XRR), jolla voidaan määrittää ohuiden kalvojen rakenteelliset ominaisuudet. Heijastuneen röntgensäteen kriittinen kulma on yleensä hyvin pieni ja erilainen jokaiselle materiaalille.

Mitä suurempi tulokulma on suhteessa materiaalin kriittiseen kulmaan, sitä syvemmälle röntgensäteet uppoavat materiaaliin. Siten röntgensäteiden tulokulman noustessa kriittisen kulman yläpuolelle röntgensäteiden läpäisysyvyys kasvaa nopeasti, mutta kun tulokulma on pienempi kuin kriittinen kulma, röntgensäteet läpäisevät näytteen vain muutaman nanometrin matkalta.

GIXRD:n pintaherkkyys

Kriittiseen kulmaan liittyvän ilmiön vuoksi GI-XRD-menetelmällä voidaan mitata ohuiden kalvojen ja pinnoitteiden kiderakennetta käyttämällä riittävän pieniä röntgensäteen tulokulmia. Pintamateriaalin kriittisen kulman alapuolella muodostuu lyhytaikainen vain lyhyen matkaa etenevä heijastuvien röntgensäteiden aalto, joka vaimenee eksponentiaalisesti. Siksi GI-XRD:ssä diffraktiokuvion heijastukset tulevat vain pintarakenteesta. Ilmiö on havainnollistettu alla vertailemalla tavanomaista XRD koeasettelua (skenaario a) ja GI-XRD:a (skenaario b).

XRD vs GIXRD
Ero perinteisen XRD:n ja GIXRD:n kokeellisen asetelman välillä.

Tulokulma valitaan yleensä hieman materiaalin kriittisen kulman yläpuolelta kokonaisheijastuksen aikaansaamiseksi koko pintakerroksesta. Silti röntgensäteen pääseminen koko materiaaliin estyy ja rajoittuu ainoastaan pintakerrokseen tehden diffraktioilmiöstä pintaherkän. Koska GIXRD:llä vältetään näytteen eri syvyyksistä tulevien piikkien päällekkäisyyksiä diffraktogrammissa, se tekee monikerroskalvojen ohuiden pintakalvojen tutkimisen paljon helpommaksi.

GI-XRD myös vahvistaa erittäin ohuista kalvoista tulevaa heikkoa diffraktiosignaalia ja optimoi siten heijastuneiden röntgensäteiden voimakkuutta. GI-XRD on siis menetelmä, joka yhdistää kahden tekniikan parhaat ominaisuudet: kiderakenteen analyysin (XRD) ja ohutkalvojen tutkimisen (XRR).

Mihin GI-XRD-analyysejä käytetään?

Pintaherkkyytensä ansiosta GIXRD on tehokas työkalu moniin pintojen, ohutkalvojen, kerrosten ja pinnoitteiden tutkimiseen, tuotekehitykseen, laadunvalvontaan ja häiriöanalyysiin liittyviin tarkoituksiin.

GI-XRD:n tuloksena saadaan diffraktogrammi, eli kaavio, josta saadaan tärkeää tietoa näytteen kiderakenteesta. Epäorgaanisista, sekä orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden seoksista koostuvien ohutkalvojen ja pinnoitteiden kiderakennetta, hilan parametreja sekä kiteiden kokoa ja kuormitusta voidaan tutkia GI-XRD:llä. Koska sähköiset ja optiset ominaisuudet riippuvat vahvasti pinnoitemateriaalin yhdisteiden hiukkastason rakenteesta, GI-XRD-analyysistä voi olla erittäin paljon hyötyä tuotekehitysprosessin aikana.

Myös pinnan kiderakenteen muutokset erilaisten käsittelyjen jälkeen on mahdollista havaita. Eri pintakerrokset voidaan tunnistaa niiden diffraktiokuvioiden perusteella, sillä jokainen aine tuottaa omanlaisensa diffraktiokuvion ja siten diffraktogrammin. Myös näytteen pinnalla, monikerroskalvojen ohuissa kalvoissa tai passivointikerroksissa olevat faasit voidaan tunnistaa.

GI-XRD-analyysia käytetään monikerroskalvojen yksittäisten ohutkalvojen ja eri alustojen pinnoitteiden tutkimiseen erityisesti materiaalitieteessä, mutta myös monilla muilla teollisuuden aloilla. GI-XRD:llä voidaan määrittää kalvon tai pinnoitteen kiderakenne ja saada tietoa siitä, kuinka kerroksen todellinen rakenne eroaa ideaalista.

Menetelmällä on mahdollista määrittää kalvon rakenteelliset ominaisuudet, kuten raekoko, hilan parametrit, kuormitus, hiukkasten orientaatio sekä faasikoostumus. Koska GI-XRD:tä voidaan soveltaa kerroksen sisäisten rasitusten ja vikojen tutkimiseen, se voi olla hyödyllinen työkalu tutkimuksessa ja tuotekehityksessä sekä laadunvalvonnassa materiaaleja valmistettaessa. Ohuiden kalvojen tunnistaminen on myös yleisesti käytetty GI-XRD:n sovellus.

Alla olevassa kuvassa on esitetty GI-XRD mittauksen tuloksena näytteestä saatava XRD diffraktogrammi sekä hilaparametrit.

GIXRD diffraktogrammi
Piikiekolle kasvatetun kiteisen metallioksidiohutkalvon GIXRD diffraktrogrammi ja kalvosta määritetyt hilaparatmetrit.

GI-XRD-analyyseihin soveltuvat näytteet

GI-XRD:ssä käytetyt näytteet voivat olla useista ohuista kalvoista koostuvia monikerroskalvoja tai ohuilla pinnoitteilla päällystettyjä alustoja. Tutkittavan kerroksen on oltava kiinteää kiteistä materiaalia, mikä tarkoittaa, että sillä on oltava säännöllinen kiderakenne, jotta diffraktio tapahtuisi. Myös amorfisia materiaaleja voidaan tutkia GI-XRD:llä, mutta niistä on mahdollista saada vain vähän tietoa.

Tarvitsetko GIXRD analyysejä?

Measurlabs tarjoaa laboratorioanalyysejä GI-XRD- ja NA-GI-XRD-menetelmillä ohutkalvoille ja paljaille kiekoille. Käytettävissä on laaja valikoima erilaisia non-ambient olosuhteita, mukaan lukien yleisesti käytetty korkean lämpötilan XRD (HT-GI-XRD). Käsittelemme tehokkaasti myös suuret näytemäärät, ja kaikki tarvitsemasi analyysit on helppo tilata muutamalla klikkauksella asiakasportaalimme kautta. Saat kaiken yhdellä ostotilauksella – tarjoamme kaikki ohutkalvojen ja piikiekkojen karakterisointiin tarvittavat menetelmät.

Soveltuvat näytematriisit

  • ALD, CVD ja PVD ohutkalvot
  • Puolijohteet
  • Optiset materiaalit
  • Ohutkalvot Si, GaN, SiC, GaAs tai InP substraateilla
  • Si, GaN, SiC, GaAs tai InP waferit
  • Pinnoitteet

GI-XRD-analyysin tyypillisiä käyttökohteita

  • Ohutkalvojen ja pinnoitteiden kiteisyyden tutkiminen
  • Materiaalin tunnistus
  • Laadunvalvonta
  • Tuotantoprosessien optimointi

Ota yhteyttä

Ota yhteyttä alla olevalla lomakkeella, niin saat tarjouksen testauspalveluista yhdessä arkipäivässä.

Voimme laatia tarjouksen nopeammin, kun sisällytät viestiin seuraavat tiedot:

  • Näytteiden lukumäärä ja näytemateriaalin tarkka kuvaus
  • Testaustarpeen toistuvuus: kuinka usein tarvitsette vastaavia testejä?

Onko sinulla kysymyksiä tai tarvitsetko apua? Lähetä meille sähköpostia tai soita myyjillemme.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä Measurlabs on?

Measurlabs tarjoaa erilaisia laboratorioanalyyseja tuotekehittäjille ja laatujohtajille. Suoritamme osan analyyseista omassa laboratoriossamme, mutta enimmäkseen ulkoistamme ne huolella valikoiduille kumppanilaboratorioille. Tällä tavoin pystymme lähettämään kunkin näytteen sille sopivimpaan laboratorioon ja tarjoamaan asiakkaillemme korkealaatuisia analyyseja yli tuhannella eri menetelmällä.

Miten palvelu toimii?

Kun otat meihin yhteyttä tarjouspyyntölomakkeella tai sähköpostilla, yksi menetelmäasiantuntijoistamme ottaa mittauksesi hoitaakseen ja vastaa mahdollisiin kysymyksiisi. Saat kirjallisen tarjouksen, jossa on kerrottu mittauksen yksityiskohdat ja osoite, johon voit lähettää näytteet. Me huolehdimme sen jälkeen näytteiden toimittamisesta oikeisiin laboratorioihin ja kirjoitamme tuloksista sinulle selkeän mittausraportin.

Kuinka lähetän näytteeni?

Näytteet toimitetaan laboratorioomme yleensä lähetillä. Varmista yksityiskohdat asiantuntijamme kanssa ennen näytteiden lähettämistä.