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 DWBA 114
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