- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ЭЛЕМЕНТЫ СТРУКТУРНОЙ КРИСТАЛЛОГРАФИИ
- •1.1. Пространственная решетка, элементарная ячейка, базис
- •1.2. Кристаллографические индексы плоскостей
- •1.3. Кристаллографические индексы направлений
- •1.4. Индексы Бравэ
- •1.5. Обратная решетка
- •1.6. Зона и правило зон
- •1.7. Вычисление расстояний и углов в кристаллах
- •1.8. Обратная решетка и дифракция рентгеновских лучей
- •1.9. Задачи
- •2.1. Основы метода и используемое оборудование
- •2.2. Профильный анализ
- •2.3. Качественный рентгенофазовый анализ
- •2.4. Определение состава многофазной смеси порошков
- •2.5. Определение размера области когерентного рассеяния нанодисперсного материала
- •2.6. Лабораторно-практическая работа «Исследование фазового состава и структуры материалов методом рентгеновской
- •дифрактометрии»
- •3. ЭЛЕКТРОНОГРАФИЯ
- •3.1. Дифракция электронов
- •3.2. Получение электронограмм
- •3.3. Анализ электронограмм
- •3.4. Практическое задание по теме «Электронография»
- •4.1. Основы метода сканирующей зондовой микроскопии
- •5. ОЖЕ-СПЕКТРОСКОПИЯ
- •5.2. Историческая справка
- •5.3. Физические основы метода Оже-электронной спектроскопии
- •5.4. Кинетическая энергия Оже-электронов
- •5.5. Оборудование для ОЭС
- •5.7. Качественный анализ
- •5.8. Количественный анализ
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- •ПРИЛОЖЕНИЕ
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
В. В. Ожерельев, А. В. Костюченко, С. В. Канныкин, А. И. Донцов
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Учебное пособие
Воронеж 2021
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный технический университет»
В. В. Ожерельев, А. В. Костюченко, С. В. Канныкин, А. И. Донцов
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Учебное пособие
Воронеж 2021
УДК 537.533.35(075.8) ББК 22.371.21я7
М54
Рецензенты:
кафедра материаловедения и индустрии наносистем Воронежского государственного университета
(д-р физ.-мат. наук, проф. Б. М. Даринский); канд. физ.-мат. наук, А. А. Синельников
Методы исследования структуры твердых тел: учебное пособие [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые и граф. данные (3,8 Мб) / В. В. Ожерельев, А. В. Костюченко, С. В. Канныкин, А. И. Донцов. – Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2021. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM): цв.
М54 – Систем. требования: ПК 500 и выше; 256 Мб ОЗУ; Windows XP; SVGA с разрешением 1024×768; Adobe Acrobat; CD-ROM; мышь. – Загл.
с экрана.
ISBN 978-5-7731-0987-7
В учебном пособии рассмотрены методы исследования структуры твердых тел: рентгеновская дифрактометрия, электронография, атомно-силовая микроскопия, оже-электронная спектроскопия. Приводится описание физических основ методов, используемого обрудования и методик анализа данных.
Издание предназначено для студентов направлений 28.03.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника» и 16.03.01 «Техническая физика» для изучения дисциплин «Методы анализа и контроля наноструктурированных материалов и систем» и «Структурные методы исследований».
Ил. 69. Табл. 11. Библиогр.: 26 назв.
УДК 537.533.35(075.8) ББК 22.371.21я7
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
ISBN 978-5-7731-0987-7 |
© Ожерельев В. В., Костюченко А. В., |
|
Канныкин С. В., Донцов А. И., 2021 |
|
© ФГБОУ ВО «Воронежский |
|
государственный технический |
|
университет», 2021 |
ВВЕДЕНИЕ
Разработка новых материалов полупроводниковой и функциональной электроники основана на установлении фундаментальной взаимосвязи структу- ра-свойства. Контроль параметров материалов необходим и на этапах технологичского процесса их изготовления. В этой связи для специалистов, решающих материаловедческие задачи в области физической электроники и технологии нано- и микросистем, необходимыми являются знания физических принципов основных экспериментальных методов исследования структуры и субструктуры материалов, условия реализации и границы применения этих методов, умение выбирать оптимальные методы исследования, проводить структурные испытания материалов и интерпретировать экспериментальные данные. Достоверная оценка структурных параметров возможна путем использования комплекса методов, позволяющих провести анализ типа кристаллической решетки, химического и фазового состава, морфологических характеристик материалов.
В предлагаемом учебном пособии рассматриваются современные методы исследования строения материалов электроники в тонкопленочном и наноразмерном состоянии: дифракционные (рентгеновская дифрактометрия и электронография), сканирующие зондовые (атомно-силовая микроскопия), спектральные (оже-электронная спектроскопия).
Рентгеновская дифрактометрия и электронография – это современные методы определения фазового состава (качественного и количественного) и кристаллической структуры материалов. Сканирующая зондовая микроскопия позволяет исследовать морфологию поверхности материалов с микро- и наноразмерной организацией рельефа. Оже-электронная спектроскопия позволяет проводить качественную и количественную оценку элементного состава ультратонких слоев материала (от нескольких атомных слоев).
Рассмотрение каждого метода в настоящем пособии включает его физические основы, конструкцию приборов (рентгеновского дифрактометра, электронографа, сканирующего зондового микроскопа, оже-спектрометра) и методику анализа данных, полученных указанным методом. Отдельное внимание уделено рассмотрению элементов кристаллографии, необходимых для изучения дифракционных методов.
Все представленные в пособии иллюстрации являются авторскими.
3