F7030 Rentgenová strukturní analýza tenkých vrstev

Přírodovědecká fakulta
podzim 2024
Rozsah
2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: k.
Vyučující
doc. Mgr. Ondřej Caha, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. Mgr. Ondřej Caha, Ph.D.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Ondřej Caha, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Základní znalosti fyziky pevných látek a optiky
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu je umožnit studentům
- popsat a vysvětlit základní zákonitosti rtg difrakce a rtg reflexe na tenkých vrstvách
- aplikovat tyto znalosti na studium strukturních vlastností tenkých vrstev
Výstupy z učení
Student bude po absolvování předmětu schopen: - vybrat optimální druh experimentu pro daný typ strukturní analýzy - vyhodnotit experimentální data
Osnova
  • 1. Experimentální technika: zdroje, vznik rtg záření, goniometry, optické prvky (monochromátory, kolimátory, zrcadla, fokusační optika), detektory. Základní experimenty: polykrystalové a monokrystalové metody, mapování reciprokého prostoru 2. Kinematická teorie rozptylu: úvod do teorie rozptylu, rozptyl na elektronu, izolovaném atomu, krystal, strukturní a geometrický faktor, omezená velikost krystalu 3. Difrakce na polykrystalech I: strukturní faktor, velikost krystalitu (Scherrerova formule), vliv deformace na polohy a šířky difrakčních maxim, zbytková napětí, kvantifikace fázového složení (vnitřní normál) 4. Polykrystaly II: Full profile fitting; Textury, ODF (orientation distribution function); Debyeův vztah, PDF (pair distribution function). 5. SAXS: teoretický popis, řídké roztoky – Guinierův a Porodův vztah, uspořádané částice – long range a short-range order 6. Dokonalé, téměř dokonalé krystaly, epitaxní vrstvy: Kinematická teorie na monokrystalu a epitaxní vrstvě – polohy difrakcí, truncation rod, deformace v epitaxní vrstvě, relaxace. Mozaikový krystal 7. Dynamická teorie rtg reflexe: Jednovlnná aproximace – hloubka vniku, reflexe na hladkém rozhraní, multivrstvy (formalismus přenosové matice), TRXRF 8. Dynamická teorie rtg difrakce: Dvojvlnná aproximace: případ Bragg a Laue, Borrmannův jev, stojatá vlna, GID, epitaxní vrstvy 9. Semikinematická teorie I: DWBA, Rozptyl na drsných rozhraních – popis drsného rozhraní, příklady: fraktálové rozhraní, dvouúrovňové, vicinální, spekulární odraz a nespekulární rozptyl, drsné multivrstvy 10. Semikinamatická teorie II: GISAXS na částicích na povrchu a uvnitř vzorku, Difuzní rozptyl na defektech v krystalu v okolí difrakce 11. Experimentální rozlišení Experimentální rozlišení v reciprokém prostoru: analyzer streak, detector streak, monochromator streak, DuMondovy grafy, disperzní a nedisperzní uspořádání, koherenční šířka a délka 12. Další rentgenové metody Fluorescenční spektroskopie, absorpční spektroskopie – XAFS, XMCD.
Literatura
  • ALS-NIELSEN, Jens a Des MCMORROW. Elements of modern X-ray physics. 2nd ed. Chichester: Wiley, 2011, xii, 419. ISBN 9780470973943. info
  • HOLÝ, Václav, U. PIETSCH a T. BAUMBACH. High-resolution x-ray scattering from thin films and multilayers. Germany Berlin: High-resolution x-ray scattering from thin films and multilayers, 1998, 256 s. Springer Tracts in Modern Physics. ISBN 3-540-62029-X. info
  • BIRKHOLZ, Mario. Thin film analysis by X-ray scattering. Edited by Paul F. Fewster - Christoph Genzel. Weinheim: Wiley-VCH, 2006, xxii, 356. ISBN 3527310525. info
  • VALVODA, Václav, Milena POLCAROVÁ a Pavel LUKÁČ. Základy strukturní analýzy. 1. vyd. Praha: Univerzita Karlova, 1992, 489 s. ISBN 807066648X. info
  • AUTHIER, André. Dynamical theory of X-ray diffraction. 1st pub. Oxford: Oxford University Press, 2004, xviii, 674. ISBN 0198528922. info
Výukové metody
přednášky s diskuzí; cvičení
Metody hodnocení
kolokvium
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 2010 - akreditace, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, jaro 2012 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2024/F7030