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第1篇 基本实验装置3

第1章 x射线源与x射线探测&麦振洪 贾全杰3

1.1 X射线源3

1.1.1 X射线产生和X射线谱3

1.1.2封闭式X射线管4

1.1.3同步辐射光源6

1.2 X射线准直和单色化9

1.2.1狭缝10

1.2.2双晶单色器10

1.2.3多晶单色器13

1.3 X射线探测器15

1.3.1计数器15

1.3.2位置灵敏探测器18

1.3.3面探测器19

参考文献19

第2章 薄膜X射线衍射仪&李建华21

2.1高分辨共面X射线衍射仪21

2.2掠入射衍射装置27

2.3测量分辨率的分析28

参考文献30

第3章 表面/界面X射线散射&罗光明 麦振洪31

3.1固体表面/界面X射线反射和漫散射装置32

3.2液体表面/界面X射线反射和散射装置34

参考文献37

第2篇 基本理论41

第4章 X射线衍射运动学理论&麦振洪41

4.1引言41

4.2 X射线衍射几何41

4.2.1劳厄方程42

4.2.2布拉格方程43

4.3倒易点阵44

4.3.1倒易点阵定义44

4.3.2色散面——Ewald球47

4.4 X射线衍射强度49

4.4.1单电子散射49

4.4.2原子散射因子49

4.4.3结构因子51

4.5薄晶体衍射强度52

参考文献54

第5章 金属多层膜的X射线衍射运动学理论&罗光明 麦振洪56

5.1成分混合/合金化的多层膜56

5.2 [A/B]N多层膜59

参考文献63

第6章 X射线衍射动力学理论（一）——完美晶体&麦振洪 罗光明64

6.1引言64

6.2完美晶体中X射线波动方程65

6.3双光束近似67

6.4色散面69

6.5劳厄几何晶体内波场振幅74

6.6布拉格几何晶体内波场振幅77

6.6.1无吸收晶体的反射率78

6.6.2有吸收晶体的反射率79

6.7双轴晶衍射摇摆曲线的理论计算80

参考文献81

第7章 X射线衍射动力学理论（二）——畸变晶体&麦振洪83

7.1引言83

7.2晶体中的调制波84

7.3高木方程85

7.4高木方程的都平形式86

7.5多层膜结构的X射线双轴晶摇摆曲线计算88

7.5.1概述88

7.5.2外延材料反射率的X射线衍射动力学理论解89

7.5.3迭代公式中参数的计算92

7.6应变弛豫超晶格的X射线双轴晶摇摆曲线计算96

7.6.1弛豫机制与应变分布97

7.6.2取向差与峰形展宽99

参考文献101

第8章 X射线异常衍射精细结构理论&罗光明102

8.1没有周期调制的多层膜102

8.2 [A/B]n多层膜106

8.3实验方法106

8.4 DAFS谱线的分析方法108

参考文献110

第9章 X射线掠入射衍射理论&贾全杰 姜晓明112

9.1概述112

9.2 X射线掠入射衍射准运动学理论114

9.2.1 DWBA114

9.2.2 DWBA下薄膜材料的掠入射衍射理论116

9.3掠入射衍射的应用119

参考文献120

第10章 X射线界面反射和漫散射理论&李明 罗光明121

10.1 X射线镜面反射121

10.2粗糙表面的散射（一）——玻恩近似124

10.3粗糙表面的散射（二）——DWBA理论125

10.4多层膜的DWBA散射理论128

10.5界面起伏的关联函数130

10.5.1表面关联函数130

10.5.2自仿射关联131

10.5.3多层膜界面之间的关联131

参考文献133

第3篇 薄膜微结构表征137

第11章 单层膜和多层膜厚度&李建华137

11.1单层膜和多层膜共面X射线衍射137

11.2埋层的探测144

11.2.1高分辨X射线衍射144

11.2.2 X射线镜面反射147

参考文献149

第12章 外延膜的晶格参数、应力与组分&麦振洪150

12.1共面X射线双轴晶衍射150

12.2薄膜残余应力检测的X射线mapping技术153

12.3掠入射衍射160

参考文献165

第13章 薄膜表面与界面&李明 麦振洪 罗光明166

13.1 X射线镜面反射166

13.1.1氧化物薄膜界面166

13.1.2磁性金属多层膜界面169

13.1.3 BaTiO3/Pt界面的“dead layer”170

13.2 X射线漫散射171

13.2.1 ZnTe/ZnSxTe1-x超晶格中的生长台阶172

13.2.2长周期BeTe/ZnSe超晶格界面台阶上的无规起伏175

13.2.3短周期BeTe/ZnSe超晶格界面的化学键176

13.3 X射线异常衍射精细结构178

13.3.1埋层量子线178

13.3.2在金属多层膜中的应用180

参考文献185

第14章 横向调制结构&李建华 贾全杰186

14.1表面栅格结构186

14.2横向成分调制结构190

14.3量子线结构194

14.4量子点结构199

14.5原子有序结构203

参考文献216

第15章 外延膜中的缺陷&李建华 李明 麦振洪218

15.1倒易空间X射线散射强度分布218

15.2应变弛豫219

15.2.1晶格失配应变219

15.2.2成分梯度应变223

15.3失配位错226

15.3.1位错的X射线漫散射227

15.3.2低密度位错228

15.3.3高密度位错231

15.4 X射线反射形貌术235

15.4.1 Berg-Barrett反射形貌术236

15.4.2双轴晶形貌术237

参考文献241

第16章 软物质薄膜与界面&李明 罗光明242

16.1液体薄膜与界面242

16.1.1实验方法242

16.1.2液体薄膜243

16.2固/液界面的磷脂多层膜247

16.2.1磷脂多层膜结构的X射线散射研究247

16.2.2磷脂多层膜的溶胀251

16.3表面活性剂多层膜253

16.3.1水对硬脂酸膜界面起伏的影响253

16.3.2 LB膜的界面粗糙化与生长动力学255

16.4小分子及离子相关液体界面258

16.5三价态离子在水/空气界面的结构263

参考文献267

第17章 薄膜晶体结构的表征和测定&刘华俊 杨平269

17.1布拉维晶胞和点阵参数的测定270

17.1.1 RSV法272

17.1.2六维矢量法（G6-空间法）276

17.1.3实验条件和分辨率280

17.1.4外延薄膜结构实例284

17.1.5讨论288

17.2晶粒，孪晶，调制结构和点阵参数289

17.2.1晶粒和相界290

17.2.2单斜孪晶在RSM图上的行为291

17.2.3四方相a-畴和c-畴的行为298

17.2.4调制结构302

17.2.5四方相a-畴，c-畴的模拟和三方相纳米孪晶的讨论305

17.3氧八面体转动的测定308

17.3.1钙钛矿结构308

17.3.2氧八面体转动的Glazer分类309

17.3.3半指数晶面衍射法310

17.3.4结构分析实例312

17.4 COBRA界面结构分析方法313

17.4.1表面衍射与晶体截断杆314

17.4.2 COBRA原理与方法315

17.4.3结构分析实例315

17.5外延薄膜的单晶结构分析315

17.5.1单晶结构分析方法316

17.5.2薄膜分析的困难316

17.5.3实验方法与数据处理317

17.5.4结构分析实例318

17.6结语319

参考文献320

第18章 钙钛矿结构氧八面体畸变的X射线表征&吴小山324

18.1钙钛矿氧化物的特殊电子结构324

18.2过渡金属钙钛矿氧化物中八面体畸变的X射线表征方法329

18.3扩展X射线吸收精细结构方法338

18.4掠入射反射在界面氧八面体结构畸变中的应用346

18.4.1掠入射反射确定膜厚347

18.4.2 X射线漫散射技术351

18.4.3晶体截断杆技术352

18.5高分辨衍射技术354

18.5.1高分辨衍射354

18.5.2倒易空间X射线散射强度分布图360

参考文献366

第19章 有机半导体薄膜晶体结构的表征&张吉东370

19.1有机半导体简介370

19.2有机半导体薄膜的受限结晶371

19.2.1有机半导体材料的结晶结构371

19.2.2有机半导体材料在薄膜中的受限结晶372

19.3有机半导体薄膜结晶结构的X射线衍射表征技术374

19.3.1常规X射线衍射技术375

19.3.2 X射线掠入射衍射技术378

19.4有机半导体薄膜结晶结构的X射线衍射表征383

19.4.1有机半导体薄膜的三维结晶结构383

19.4.2归属有机半导体薄膜的晶型386

19.4.3有机半导体薄膜的精细结构差别389

19.4.4有机半导体薄膜的结晶度390

19.4.5有机半导体薄膜的取向表征391

19.4.6有机半导体薄膜结晶结构演变的实时表征394

参考文献397

索引399