本次推送我們以金薄膜為例，介紹理學(xué)針對(duì)該類(lèi)產(chǎn)品分析取向和殘余應(yīng)力采用的分析方案。

圖 2：硅襯底上金薄膜的常規(guī)測(cè)量圖譜

圖 3：Au 111、200 及 220 晶面極圖 —— 實(shí)測(cè)圖（上）

與計(jì)算圖（下）

圖 4：基于（111）取向假設(shè)計(jì)算的金衍射峰與 ψ 角分布 —— 圓圈標(biāo)記的兩個(gè)峰對(duì)應(yīng)（422）晶面衍射峰

圖 4 為利用 RS Viewer 軟件，基于（111）取向假設(shè)計(jì)算得到的衍射峰及其對(duì)應(yīng) ψ 角。殘余應(yīng)力測(cè)量需選擇滿(mǎn)足兩個(gè)條件的衍射晶面：一是能在兩個(gè)及以上 ψ 角下產(chǎn)生衍射信號(hào)，二是衍射峰的 2θ 角盡可能大。本研究中，選取了 2θ=135.4° 的 422 衍射峰，其對(duì)應(yīng)的 ψ 角為 19.5° 與 61.9°。

圖 5：ODF分析結(jié)果得到的Au 422 晶面模擬極圖

將所選 ψ 角與基于取向分布函數(shù)（ODF）分析結(jié)果得到的 422 模擬極圖（圖 5）進(jìn)行了對(duì)比。ψ=19.5° 與 ψ=61.9° 處出現(xiàn)的環(huán)形衍射峰，進(jìn)一步表明在這些 ψ 角下有望檢測(cè)到衍射信號(hào)。

圖 6：ψ=19.5° 與 61.9° 下Au 422晶面的殘余應(yīng)力測(cè)量圖譜

圖 6 為獲得的殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)果。可以觀(guān)察到，隨著 ψ 角增大，衍射峰向低角度偏移。這表明，隨著 ψ 角的傾斜，晶格間距 d 值隨之增大。

圖 7：金薄膜的 sin2ψ 曲線(xiàn)

圖 7 為根據(jù)測(cè)得的衍射峰角度與 ψ 角繪制的 sin2ψ 曲線(xiàn)。設(shè)定金的楊氏模量為 78500 兆帕（MPa）、泊松比為 0.42，估算得到的殘余應(yīng)力值約為 58 兆帕，且為拉應(yīng)力。

本次推送我們以金薄膜為例，介紹如何利用理學(xué) SmartLab SE 型 X射線(xiàn)行射儀系統(tǒng)開(kāi)展薄膜分析。測(cè)試結(jié)果顯示，該金薄膜呈現(xiàn)典型的(111)纖維織構(gòu)，并存在約58 MPa的殘余拉應(yīng)力，完整展示了XRD技術(shù)對(duì)薄膜物相、織構(gòu)與殘余應(yīng)力的一體化分析能力。結(jié)合理學(xué)

SmartLab Studio ll 軟件及其專(zhuān)業(yè)應(yīng)力分析插件，該解決方案可針對(duì)包括弱/無(wú)織構(gòu)薄膜在內(nèi)的各類(lèi)樣品，實(shí)現(xiàn)從快速篩查到深度表征的全面分析，為薄膜材料的研發(fā)與工藝控制提供精準(zhǔn)、高效的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)支撐。

理學(xué)儀器，致力于以精確、可靠的系統(tǒng)化分析方案，助力薄膜技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新與品質(zhì)提升。