27 Aralık 2024

X-ışını kırınımı tekniği yarıiletken ince filmlerin yapısal karakteristiklerini ve kalitesini belirlemek, üçlü alaşımların alaşım oranlarını ve örgü sabitlerini belirlemek için kullanılan, malzemeye hasar vermeyen en temel tekniktir. Bu teknik, malzemelerin kimyasal bileşimi, tabaka yönelimi, epitaksiyel tabakaların kalınlığı, tabakalar arası geçişler, gerilmeler ve dislokasyonlar hakkında çok önemli bilgiler elde edilmesini sağlamaktadır.

• Rigaku SmartLab cihazı ince filmlerin, toz ve külçe numunelerin yapısal analizini yapmaktadır.
• Cihaz x-ışını kaynağı olarak döner anodlu bakır (Cu) hedef kullanmaktadır.
• Üretilen karakteristik x-ışınlarının dalgaboyu Kα1=0.154059 nm’dir.
• Gücü 9kW’dir (max voltaj 45 kV, max akım 200 mA).
• Yüksek voltaj 10 – 45 kV ve akım 20 – 200 mA aralığında ayarlanabilmektedir.
• Cu kaynak, 4-kristalli Ge (022) yönelimli monokromatör kullanmaktadır ve monokromatörün çözünürlüğü (002) yönelimli Si alttaş için 0,003° olarak ayarlanmıştır.
• Rigaku ganiometresi theta_d kolu ve theta_s kolu yüksek hassasiyetli adım motorları ile 10^-5 derece hassasiyetli tarama gerçekleştirebilmektedir.
• Theta ekseni üzerine yatay olarak yönlendirilmiş numune tutucu düzlem ile omega taramaları, θ 2θ – ω taramaları ve 2θ taramalarına olanak sağlamaktadır.
• Tutucu tablası eğiklik ayarları için (chi) ekseni, numune kalınlığının ayarı için z ekseni ve paralel (in-plane) yöneliminin ayarı için (phi) ekseninde hareket edebilmektedir.
• Rigaku x-ışını sistemini benzeri x-ışını sistemlerinden ayıran önemli özelliklerden biri CBO (çapraz ışın optiği) ünitesidir. Bu ünite sayesinde üretilen ışınlar yapılacak olan tarama türüne uygun olacak biçimde dağınık ya da tam paralel hale çok kısa bir sürede getirilebilmektedir.
• CBO ünitesinde faz (ID) analizi ve toz numunelerin nicel analizleri için Bragg-Brentano (BB), ince film numunelerin ölçümü, RSM ölçümleri ve sallantı eğrileri (rocking curve) ölçümleri için Paralel Beam (PB) kullanılmaktadır.
• Rigaku SmartLab Guidance kontrol programı bir ölçüm için kullanılan aşağıdaki optik cihazları kontrol edebilmekte ve hangi ünitenin kullanılması gerektiğini operatöre bir mesaj yardımı ile bildirmektedir:
  • CBO ünitesine takılan yarık
  • Üretilen ışın için seçilen soller yarık ya da monokromatör
  • Üretilen ışın için seçilen yarık genişliği
  • Işın boyu için boy-belirleme yarık kontrolü
  • Dedektöre gelen ışın için yarık genişliği
  • Analizör seçimi
  • Dedektöre gelen ışın için soller yarık seçimi
  • Saçılan ışın için monokromatörün sistemde varlığını ya da yokluğunu belirleme

• Ölçüm modları:

  • Dik (Out-Plane) X-Işını Taramaları
  • Paralel (In Plane) X-Işını Taramaları
  • Sallantı Eğrileri (Rocking Curve)
  • Ters Uzay Haritalama (RSM) Taraması
  • GAXS (Grazing Angle X-Ray Scattering)
  • SAXS (Small Angle Scattering)
  • Texture analizi için pole figure and phi taramaları

• Yarıiletken yapılar üzerinde aşağıdaki parametreler elde edilebilmektedir:

  • Tabaka kalınlıkları
  • FWHM değeri
  • Gerilim (Strain)
  • Örgü uyumsuzluğu
  • Tabakaların kompozisyonları
  • Yapı stres (texture ve stres)
• Epitaksiyel ince film ölçümleri için özel simülasyon programları (Global fit, 3D Explorer vb.) kullanılarak yapıların detaylı analizi yapılmaktadır.
• Karmaşık aygıt yapıları (lazer, dedektör, transistör vb.) analiz edilebilmektedir.
• Ölçüm sonuçları ve analizleri düzenli ve anlaşılır bir şekilde raporlanmaktadır.