27
1 Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par diffraction des rayons X en incidence rasante G. Baldinozzi, D. Simeone SPMS, LRC Carmen, CNRS-CEA-CentraleSupélec J-F Bérar Néel, Grenoble Collaborations et examples d’applications: S. Bouffard (Cimap, Caen), P. Lecoeur (IEF, Orsay) C. Laberty-Robert, C. Sanchez (LCMC, Jussieu) ANR-06-BLAN-0292, C’nano IDF Solnac 2009, Triangle de la Physique Instrumat 2011-074T, ANR-10-LABX-0039

Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

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Page 1: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

1

Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par diffraction des rayons X

en incidence rasanteG. Baldinozzi, D. Simeone

SPMS, LRC Carmen, CNRS-CEA-CentraleSupélecJ-F Bérar

Néel, Grenoble

Collaborations et examples d’applications:S. Bouffard (Cimap, Caen), P. Lecoeur (IEF, Orsay)

C. Laberty-Robert, C. Sanchez (LCMC, Jussieu)

ANR-06-BLAN-0292, C’nano IDF Solnac 2009, Triangle de la Physique Instrumat 2011-074T, ANR-10-LABX-0039

Page 2: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

2

Outline

q Diffraction basics – Glancing angle (incidence) XRD q Rietveld method and GA-XRDq Structures & microstructuresq Examplesq Conclusion

Page 3: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

3

Conventional X-ray diffraction

+ Reliable information on• the preferred orientation of crystallites• the crystallite size and lattice strain (in one direction)

− No information on the residual stress (constant direction of the diffraction vector)

− Low scattering from the layer (large penetration depth)

Diffracting crystallites

Page 4: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

4

Penetration depth of X-rays

L.G. Parratt, Surface Studies of Solids by Total Reflection of X-rays, Physical Review 95 (1954) 359-369.

Example: Gold (CuKα)δ = 4.2558 ×10-5

β = 4.5875 ×10-6

( )

112

1

21

211

0

2

2

≤+−≈

ʹ−ʹ+−≈

−=+≈+=

βδ

ρπλ

ρπλχ

χ

in

fiffrn

rn

ee

e

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

10-3

10-2

10-1

100

Ref

lect

ivity

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.010-4

10-3

10-2

10-1

TER

Pen

etra

tion

dept

h (µ

m)

Glancing angle (o2Θ)ρπλ

θθ

ρπλ

θθθ

222

;2

12

1

cos;coscos

ec

ce

cjjjV

rr

nnn

≅−≅−

==

Page 5: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

5

Snell, Fresnel laws for X-rays (GAXRD)

ncosα ' = cosαaI + aR( )nsinα ' = aI − aR( )sinα

"#$

%$

n =1−δ + iβ ≡1−αc2

2+ iβ ; αc

2 ≡4πk2

#

$%

&

'(ρ , β= µ

2k

1−αc2

2+ iβ

"

#$

%

&' 1−

α '2

2"

#$

%

&'= 1− a

2

2"

#$

%

&'→α '2 =α 2 −αc

2 + 2iβ

1+ aRaI

"

#$

%

&'α ' = 1− aR

aI

"

#$

%

&'α→ R ≡ aR

aI=α −α 'α +α '

*

+

,,

-

,,

Snell’s Law

Fresnel’s Law

ψ j = ajei!kj ⋅!r ; j=I, T or R k =

!kI =

!kR =

1n

!kT

aT = aI + aRaTkT = aIkI + aRkR

!"#

$#C1

Page 6: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

6

Glancing angle X-ray diffraction GAXRD

0 20 40 60 80 100 120 140

10-2

10-1

100α=2Θ/2

α=20o

α=10o

α=5o

α=2o

α=1o

Pene

tratio

n de

pth

(µm

)

Diffraction angle (o2Θ)

Gold, CuKα,µ ≈ 4000 cm-1

( )oi

oiexe

IdzdIt

θθµθθsinsinsinsin;1: 0 +

⋅==

GAXRD

Page 7: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

7

GAXRD Basics

q Parallel, monochromatic X-ray beam impinges on a sample surface at a fixed angle of incidence (αI) and diffraction profile is recorded by detector-only scan.

q When the angle of incidence (αI) of X-ray beam decreases, since the refractive index in the sample is less than unity, total external reflection of X-rays occurs below the critical angle of incidence αC. The diffracted and scattered signals at the angle 2θ arise mainly from a limited depth below the surface of the specimen.

Page 8: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

8

Analyzer Crystal

Polycrystalline Thin Film

Goebel mirror

X-ray source

Sample rotation, φ

Sample Normal

Diffraction vector

Diffraction angle, 2θ

Angle of incidence α

Sample inclination, ψ

IRRSUD@Ganil

Page 9: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

9

T α( ) = 2α

αc

for α ≤αc

T α( ) =2α /α

c

α /αc+ α 2

/αc

2−1( )

for α>αc

1+ R α( ) = T α( )→T α( ) = 2αα +α '

Snell’s law for XRD

Isothermal annealing Microstructure vs. depth

ØQuantitative phase analysisØSymmetryØCrystal structure (Rietveld)ØCrystallite size and strain determination

Page 10: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

10

Reflections shape and breadth …

q The peak profile is a convolution of the effects from all of these contributions

q Instrumental broadeningq Specimen-related broadening

Ø Crystallite finite sizeØ Microstrain

ü Non-uniform Lattice Distortionsü Faultsü Dislocationsü Antiphase domain boundariesü Surface Relaxationü …

q The peak profile is a convolution of the effects from all of these contributions

Page 11: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

11

Typical sources of instrumental broadening

q X-ray Source ProfileØ Natural emission linewidths of Kα1 and Kα2 linesØ Size of the X-ray source

q Goniometer OpticsØ Divergence and Receiving Slit widthsØ Imperfect focusingØ Beam sizeØ Penetration into the sampleØ …

Page 12: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

12

Specimen broadening

Crystallite sizeØ Fourier transformation of finite

objects (with limited size) Ø Constant line broadening (with

increasing diffraction vector)

Lattice strainØ Local changes in the d-spacingØ Line broadening increases with

increasing q (a result of the Bragg equation in the differential form)

(000) (100)

(001)

(011) (111)

(110)

(000) (100)

(001)

(011) (111)

(110)

Page 13: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

13

Rietveld and GAXRD: XND software

q Empirical profile matching is sometimes difficult:Ø overlapping peaksØ a mixture of nanocrystalline phasesØ a mixture of nanocrystalline and microcrystalline phases

q Rietveld profile analysis (more information about the sample)Ø how much of each phase is present in a mixtureØ lattice parameter refinement

vnanophase materials often have different lattice parameters from their bulk counterparts

Ø atomic structure, site occupancy, thermal displacement parameters, …

Ø better compensation of profile-related errors

Page 14: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

14

Rietveld analysis of multi-phase thin films

J. Mat. Chem A 2 6567-6577 (2014)

Ø Accurate retrieval of “domain” size and microstrain once instrumental broadening is corrected for

Ø Increased sensitivity to layers immediately below the surface

Ø In-situ measurements (irradiation and/or annealing phases)

Page 15: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

15

Measuring structure and strain in a thin layer: thin films & the problem of ion irradiation

q The GAXRD setupØ Accurate retrieval of “domain” size and microstrain once

instrumental broadening is corrected forØ Increased sensitivity to layers immediately below the surfaceØ In-situ measurements (irradiation and/or annealing phases)

Typical GAXRD pattern obtained on a fluorite phase

Page 16: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

16

Quantitative GAXRD

Ø A strong coupling between the local strain field (generated by defects) and POP lowers the transition temperature below room temperature.

Ø The dipole orientation glass state prevents the coalescence and growth of the tetragonal nanodomains.

Ø These tetragonal regions act « independently » and a simple kinetic rate equation for the defects describes the phase transition mechanism.

Page 17: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

17

Spinel irradiation at room temperatureSimulation of neutron irradiation by low energy ions (cascades) and of fission products by swift heavy ions

GAXRD

GAX-Ray diffraction: Asymmetric reflection setup (fixed,

grazing impinging beam)

MgCr2O4: Au @ 4 MeV

Page 18: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

18

MgCr2O4: thermal annealing after irradiation

q Temperature restores the normal structure.

q The annealing of the extended defects increases the size of the coherent diffracting domains.

(400)

(111) (333/511)

Page 19: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

19

Electron density from X-ray diffraction

ZnAl2O4

MgCr2O4

MgAl2O4

q Fourier syntheses derived from the observed diffracted intensities indexed in the Fd3m space group

Page 20: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

20

How to reconcile LRO & SRO?

q Ion irradiation produces changes in the structures of spinels:Ø At the atomic scale:

ü Cations are interchanged as in the thermal pictureü The local structure consists of octahedra and tetrahedraü The “true” space group is unchanged

Ø The existence of extended defects producesü A broadening of (ooo) peaksü An apparent symmetry change to the Fm3m (a’=a/2)

q Antiphase domain boundaries?Ø Formed during the ordering of a material that goes

through an order-disorder transformationØ The fundamental peaks are not affectedØ The superstructure peaks are broadened

ü the broadening of superstructure peaks varies with hkl

Page 21: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

21

Mesoporous ceria layers (coarsening)

Page 22: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

22

Finite crystallite size and lattice strain in nanocrystalline ceria

Compliant with Young-Laplace’s equation

J. Phys Chem C 116 7658-7663 (2012)

Strain

Parabolic growth mechanism

Page 23: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

23

Monitoring the particle contacts in mesoporous ceria as a function of the annealing T

Page 24: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

24

Inhomogeneous strain in films

Neutral direction scan

But the regular ψ-scan method unfortunately probes a volume that changes as a function of ψ, averaging out the strain in the film, and preventing a mapping of the local strain

Page 25: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

25

Measuring the local strain in glancing geometry

Contraintes et di↵raction, G Baldinozzi, 2013 8

transformer ces relations dans d’autres systemes de coordonnees. Dans le cas elastique, pour un systemecubique, on a toujours :

3S1(hkl) +12S2(hkl) =

1� 2⌫E

(33)

2.1 Transformation de repere echantillon ! di↵ractometre

La forme generalisee de cette transformation des tenseurs entre le referentiel echantillon et di↵rac-tometre est :

✏Lij

= !ik

!jl

✏kl

(34)

avec

!mn

=

0

@cos' cos sin' cos � sin � sin' cos' 0

cos' sin sin' sin cos

1

A (35)

Cette relation generalise le resultat obtenu via l’equation (6) pour la direction de mesure aux autresdirections 10.

2.2 Analyse des couches en fonction de la profondeur

Pour limiter la profondeur du signal di↵racte, il faut choisir un montage en incidence fixe. Ce choiximplique l’abandon de la geometrie (para)focalisante de Bragg Brentano en faveur d’une geometriedefocalisante (Seemann–Bohlin) et avec un faisceau pseudo parallele (miroir parabolique,. . .). Si l’angled’incidence est fixe (↵ =const), l’angle n’est plus arbitraire mais :

= ↵� ✓(hkl) (36)

En montage asymetrique, la longueur d’attenuation (⌧) est representee en Fig. 6 et, pour ↵� ↵c

, decriteapproximativement par la relation :

⌧ =sin↵ sin (2✓ � ↵)

µ [sin↵+ sin (2✓ � ↵)](37)

Les e↵ets des contraintes sont obtenus via l’analyse de plusieurs (hkl) et eventuellement avec unbalayage de plusieurs angles ↵ pour une etude en fonction de l’epaisseur sonde. La valeur mesureeexperimentalement de la deformation pour un angle d’incidence fixe est donnee par la moyenne pondereedu signal di↵racte par les distances interplanaires juqu’a une profondeur fonction de la longueur d’atte-nuation (⌧) du faisceau incident au sein de la couche.

h✏'

i =R

t

0 ✏' (z) exp�� z

�dz

Rt

0 exp�� z

�dz

(38)

Si l’epaisseur de la couche (t) est plus grand que l’epaisseur sonde, on peut remplacer t par +1 dansl’equation integrale de Fredholm. Dans cette approximation,

h✏'

i =1⌧

Z 1

0✏'

(z) exp⇣� z

⌘dz =

1⌧L

✓✏'

(z),1⌧

◆(39)

et on peut donc obtenir par inversion de la transformee de Laplace le profil de variation de la deformationen fonction de la distance z a la surface de la couche :

✏'

(z) = L�1 (⌧h✏'

i, z) (40)

2.3 Couche composee de cristallites avec une texture de fibre

2.073c p20310✏L

33 = ✏' = !3k!3l✏kl

Contraintes et di↵raction, G Baldinozzi, 2013 8

transformer ces relations dans d’autres systemes de coordonnees. Dans le cas elastique, pour un systemecubique, on a toujours :

3S1(hkl) +12S2(hkl) =

1� 2⌫E

(33)

2.1 Transformation de repere echantillon ! di↵ractometre

La forme generalisee de cette transformation des tenseurs entre le referentiel echantillon et di↵rac-tometre est :

✏Lij

= !ik

!jl

✏kl

(34)

avec

!mn

=

0

@cos' cos sin' cos � sin � sin' cos' 0

cos' sin sin' sin cos

1

A (35)

Cette relation generalise le resultat obtenu via l’equation (6) pour la direction de mesure aux autresdirections 10.

2.2 Analyse des couches en fonction de la profondeur

Pour limiter la profondeur du signal di↵racte, il faut choisir un montage en incidence fixe. Ce choiximplique l’abandon de la geometrie (para)focalisante de Bragg Brentano en faveur d’une geometriedefocalisante (Seemann–Bohlin) et avec un faisceau pseudo parallele (miroir parabolique,. . .). Si l’angled’incidence est fixe (↵ =const), l’angle n’est plus arbitraire mais :

= ↵� ✓(hkl) (36)

En montage asymetrique, la longueur d’attenuation (⌧) est representee en Fig. 6 et, pour ↵� ↵c

, decriteapproximativement par la relation :

⌧ =sin↵ sin (2✓ � ↵)

µ [sin↵+ sin (2✓ � ↵)](37)

Les e↵ets des contraintes sont obtenus via l’analyse de plusieurs (hkl) et eventuellement avec unbalayage de plusieurs angles ↵ pour une etude en fonction de l’epaisseur sonde. La valeur mesureeexperimentalement de la deformation pour un angle d’incidence fixe est donnee par la moyenne pondereedu signal di↵racte par les distances interplanaires juqu’a une profondeur fonction de la longueur d’atte-nuation (⌧) du faisceau incident au sein de la couche.

h✏'

i =R

t

0 ✏' (z) exp�� z

�dz

Rt

0 exp�� z

�dz

(38)

Si l’epaisseur de la couche (t) est plus grand que l’epaisseur sonde, on peut remplacer t par +1 dansl’equation integrale de Fredholm. Dans cette approximation,

h✏'

i =1⌧

Z 1

0✏'

(z) exp⇣� z

⌘dz =

1⌧L

✓✏'

(z),1⌧

◆(39)

et on peut donc obtenir par inversion de la transformee de Laplace le profil de variation de la deformationen fonction de la distance z a la surface de la couche :

✏'

(z) = L�1 (⌧h✏'

i, z) (40)

2.3 Couche composee de cristallites avec une texture de fibre

2.073c p20310✏L

33 = ✏' = !3k!3l✏kl

Contraintes et di↵raction, G Baldinozzi, 2013 8

transformer ces relations dans d’autres systemes de coordonnees. Dans le cas elastique, pour un systemecubique, on a toujours :

3S1(hkl) +12S2(hkl) =

1� 2⌫E

(33)

2.1 Transformation de repere echantillon ! di↵ractometre

La forme generalisee de cette transformation des tenseurs entre le referentiel echantillon et di↵rac-tometre est :

✏Lij

= !ik

!jl

✏kl

(34)

avec

!mn

=

0

@cos' cos sin' cos � sin � sin' cos' 0

cos' sin sin' sin cos

1

A (35)

Cette relation generalise le resultat obtenu via l’equation (6) pour la direction de mesure aux autresdirections 10.

2.2 Analyse des couches en fonction de la profondeur

Pour limiter la profondeur du signal di↵racte, il faut choisir un montage en incidence fixe. Ce choiximplique l’abandon de la geometrie (para)focalisante de Bragg Brentano en faveur d’une geometriedefocalisante (Seemann–Bohlin) et avec un faisceau pseudo parallele (miroir parabolique,. . .). Si l’angled’incidence est fixe (↵ =const), l’angle n’est plus arbitraire mais :

= ↵� ✓(hkl) (36)

En montage asymetrique, la longueur d’attenuation (⌧) est representee en Fig. 6 et, pour ↵� ↵c

, decriteapproximativement par la relation :

⌧ =sin↵ sin (2✓ � ↵)

µ [sin↵+ sin (2✓ � ↵)](37)

Les e↵ets des contraintes sont obtenus via l’analyse de plusieurs (hkl) et eventuellement avec unbalayage de plusieurs angles ↵ pour une etude en fonction de l’epaisseur sonde. La valeur mesureeexperimentalement de la deformation pour un angle d’incidence fixe est donnee par la moyenne pondereedu signal di↵racte par les distances interplanaires juqu’a une profondeur fonction de la longueur d’atte-nuation (⌧) du faisceau incident au sein de la couche.

h✏'

i =R

t

0 ✏' (z) exp�� z

�dz

Rt

0 exp�� z

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(38)

Si l’epaisseur de la couche (t) est plus grand que l’epaisseur sonde, on peut remplacer t par +1 dansl’equation integrale de Fredholm. Dans cette approximation,

h✏'

i =1⌧

Z 1

0✏'

(z) exp⇣� z

⌘dz =

1⌧L

✓✏'

(z),1⌧

◆(39)

et on peut donc obtenir par inversion de la transformee de Laplace le profil de variation de la deformationen fonction de la distance z a la surface de la couche :

✏'

(z) = L�1 (⌧h✏'

i, z) (40)

2.3 Couche composee de cristallites avec une texture de fibre

2.073c p20310✏L

33 = ✏' = !3k!3l✏kl

Contraintes et di↵raction, G Baldinozzi, 2013 8

transformer ces relations dans d’autres systemes de coordonnees. Dans le cas elastique, pour un systemecubique, on a toujours :

3S1(hkl) +12S2(hkl) =

1� 2⌫E

(33)

2.1 Transformation de repere echantillon ! di↵ractometre

La forme generalisee de cette transformation des tenseurs entre le referentiel echantillon et di↵rac-tometre est :

✏Lij

= !ik

!jl

✏kl

(34)

avec

!mn

=

0

@cos' cos sin' cos � sin � sin' cos' 0

cos' sin sin' sin cos

1

A (35)

Cette relation generalise le resultat obtenu via l’equation (6) pour la direction de mesure aux autresdirections 10.

2.2 Analyse des couches en fonction de la profondeur

Pour limiter la profondeur du signal di↵racte, il faut choisir un montage en incidence fixe. Ce choiximplique l’abandon de la geometrie (para)focalisante de Bragg Brentano en faveur d’une geometriedefocalisante (Seemann–Bohlin) et avec un faisceau pseudo parallele (miroir parabolique,. . .). Si l’angled’incidence est fixe (↵ =const), l’angle n’est plus arbitraire mais :

= ↵� ✓(hkl) (36)

En montage asymetrique, la longueur d’attenuation (⌧) est representee en Fig. 6 et, pour ↵� ↵c

, decriteapproximativement par la relation :

⌧ =sin↵ sin (2✓ � ↵)

µ [sin↵+ sin (2✓ � ↵)](37)

Les e↵ets des contraintes sont obtenus via l’analyse de plusieurs (hkl) et eventuellement avec unbalayage de plusieurs angles ↵ pour une etude en fonction de l’epaisseur sonde. La valeur mesureeexperimentalement de la deformation pour un angle d’incidence fixe est donnee par la moyenne pondereedu signal di↵racte par les distances interplanaires juqu’a une profondeur fonction de la longueur d’atte-nuation (⌧) du faisceau incident au sein de la couche.

h✏'

i =R

t

0 ✏' (z) exp�� z

�dz

Rt

0 exp�� z

�dz

(38)

Si l’epaisseur de la couche (t) est plus grand que l’epaisseur sonde, on peut remplacer t par +1 dansl’equation integrale de Fredholm. Dans cette approximation,

h✏'

i =1⌧

Z 1

0✏'

(z) exp⇣� z

⌘dz =

1⌧L

✓✏'

(z),1⌧

◆(39)

et on peut donc obtenir par inversion de la transformee de Laplace le profil de variation de la deformationen fonction de la distance z a la surface de la couche :

✏'

(z) = L�1 (⌧h✏'

i, z) (40)

2.3 Couche composee de cristallites avec une texture de fibre

2.073c p20310✏L

33 = ✏' = !3k!3l✏kl

Contraintes et di↵raction, G Baldinozzi, 2013 8

transformer ces relations dans d’autres systemes de coordonnees. Dans le cas elastique, pour un systemecubique, on a toujours :

3S1(hkl) +12S2(hkl) =

1� 2⌫E

(33)

2.1 Transformation de repere echantillon ! di↵ractometre

La forme generalisee de cette transformation des tenseurs entre le referentiel echantillon et di↵rac-tometre est :

✏Lij

= !ik

!jl

✏kl

(34)

avec

!mn

=

0

@cos' cos sin' cos � sin � sin' cos' 0

cos' sin sin' sin cos

1

A (35)

Cette relation generalise le resultat obtenu via l’equation (6) pour la direction de mesure aux autresdirections 10.

2.2 Analyse des couches en fonction de la profondeur

Pour limiter la profondeur du signal di↵racte, il faut choisir un montage en incidence fixe. Ce choiximplique l’abandon de la geometrie (para)focalisante de Bragg Brentano en faveur d’une geometriedefocalisante (Seemann–Bohlin) et avec un faisceau pseudo parallele (miroir parabolique,. . .). Si l’angled’incidence est fixe (↵ =const), l’angle n’est plus arbitraire mais :

= ↵� ✓(hkl) (36)

En montage asymetrique, la longueur d’attenuation (⌧) est representee en Fig. 6 et, pour ↵� ↵c

, decriteapproximativement par la relation :

⌧ =sin↵ sin (2✓ � ↵)

µ [sin↵+ sin (2✓ � ↵)](37)

Les e↵ets des contraintes sont obtenus via l’analyse de plusieurs (hkl) et eventuellement avec unbalayage de plusieurs angles ↵ pour une etude en fonction de l’epaisseur sonde. La valeur mesureeexperimentalement de la deformation pour un angle d’incidence fixe est donnee par la moyenne pondereedu signal di↵racte par les distances interplanaires juqu’a une profondeur fonction de la longueur d’atte-nuation (⌧) du faisceau incident au sein de la couche.

h✏'

i =R

t

0 ✏' (z) exp�� z

�dz

Rt

0 exp�� z

�dz

(38)

Si l’epaisseur de la couche (t) est plus grand que l’epaisseur sonde, on peut remplacer t par +1 dansl’equation integrale de Fredholm. Dans cette approximation,

h✏'

i =1⌧

Z 1

0✏'

(z) exp⇣� z

⌘dz =

1⌧L

✓✏'

(z),1⌧

◆(39)

et on peut donc obtenir par inversion de la transformee de Laplace le profil de variation de la deformationen fonction de la distance z a la surface de la couche :

✏'

(z) = L�1 (⌧h✏'

i, z) (40)

2.3 Couche composee de cristallites avec une texture de fibre

2.073c p20310✏L

33 = ✏' = !3k!3l✏kl

The average strain in a film of thickness tis still averaged by the way we measure (Fredholm’s integral)

ψ angle should be re-encoded in glancing geometry

The depth τ probed by X-rays is a now a function of the impinging angle

If t is larger than the probed depth τ the Fredholm’s integral becomes a Laplace transform that can be inverted, thus providing the value of the local strain at each value z in the film

Page 26: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

26

Glancing geometry: asymmetric impinging beam on a W film

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

-0.001

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

z[µm]

Page 27: Étude structurale de matériaux sous forme de couches minces par

27

Conclusion

q GAXRD & materials modelling - global approach to understand complex systems :ØElementary mechanismsØChemistry, crystal structure Ø (Meso) Microstructures

q Understand the property changesq Point out the key issues to design new/better materials

for advanced technologies