薄膜_多层膜和一维超点阵材料X射线分析新进展.pdfVIP

第 19 卷 　第 2 期 物 　理 　学 　进 　展 Vol 19 ,No 2 　1999 年 6 月 PRO GR ESS IN PH YSICS J une ,1999 薄膜 、多层膜和一维超点阵材料的 X 射线分析新进展 杨传铮 (上海大学理学院物理系 　上海 　20 1800) 摘 　要 　X 射线散射和衍射对于厚度为几个原子层到几十微米的薄膜材料是灵敏的。一 般而言 ,X 射线方法是非破坏性的 ,其中不要求样品制备 ,它们提供恰如其分的技术路线 , 以 获得薄膜材料的结构等信息 ;分析能对从完整单晶膜和多晶膜到非晶膜的所有材料进行 。 本文评述了用 X 射线方法表征和研究这类薄膜材料的新进展 。全文包括引论 、常用的X 射线方法 、原子尺度薄膜的研究、工程薄膜和多层膜的研究、一维超点阵结构研究、超点阵界 面粗糙度的 X 射线散射理论 、不完整性和应变的衍射空间图或倒易空间图研究七个部分 。 关键词 　薄膜 　一维超点阵 　X 射线分析 0 　引　　论 现代许多可以利用的技术是从材料的特殊物理性能而兴起的 ,如像磁体 、半导体和磨 蚀表面等 。这样的许多材料均以块状形式存在 ,不过 ,某些特殊物理性能可用降低材料的 维度获得 ,也可用许多薄层组合 ———所谓多层体获得 , 以建立很好的性能 。这些改造材料 以建立所需求的物理性能的可能性已在许多领域引起极大的研究积极性 。 ( ) 第一个重要领域是薄膜材料的应用和相关器件制作已扩展许多方面 ,例如 　 1 电 ( ) 子学和微电子学 : 薄膜电阻、外延层和多层外延 ,超点阵、量子井和相关器件 。 2 光学 材料 : 包括许多类型和形状的材料 ,如金属 、聚合物 、玻璃 、硅酸盐 、半导体 、合成物 、金刚 ( ) 石 、碳化物 、氮化物和介电层等 。 3 有机聚合物薄膜 : 已广泛应用于生物和化学传感 ( ) 器 、抗蚀 —抗磨的复盖物和粘合物 ,还用于润滑油增塑剂 、抗氧化复盖物等 。 4 磁性薄 膜和磁性多层膜 : 高密度记录系统的需求向物理学家 、材料科学家提出新的挑战 ,也向结 ( ) ( ) 构分析技术提出新的要求 。这里存在磁光记录和磁阻 巨磁阻 两个方面 。 5 多层镜 : 作为硬 X 射线 、软 X 射线和紫外辐射的单色器的多层镜在同步辐射上的天文学 ,X 射线 ( ) ( ) ( ) 荧光和光电子能谱研究中有重要应用 。 6 防护涂层 。 7 活性涂层 。 8 传导层和超 ( ) 导薄膜及相关器件 : 如超导量子干涉器件 SQU ID 、无源微波器件 、活化微波器件 、场效 应晶体管 , 以及电流连接器件和限制器等对薄膜超导材料提出更高要求 。 第二个重要领域是制备和生长薄膜和多层膜方法的研究 。例如 ,沉