Rozptyl rtg záření na tenkých vrstvách - NFPL013

• Anglický název: X-ray Scattering on Thin Films
• Zajišťuje: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2020
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: http://krystal.karlov.mf.cuni.cz/FPL013
• Garant: doc. RNDr. Stanislav Daniš, Ph.D.; Mgr. Lukáš Horák, Ph.D.
• Vyučující: prof. RNDr. Václav Holý, CSc.; Mgr. Lukáš Horák, Ph.D.

Anotace

čeština

Přednáška je zaměřena na teoretický popis a experimentální aplikace rt rozptylu s vysokým rozlišením pro strukturní studium monokrystalických tenkých vrstev a supermříží. Jsou formulovány teoretické základy metody včetně elementů kinematické a dynamické teorie a několika modelů reálné struktury tenké monokrystalické vrstvy. Dále jsou prezentovány výsledky maloúhlového rozptylu na nahodile drsných vrstvách, difrakce a difuzního rozptylu na vrstvách se strukturními defekty a na samouspořádaných kvantových tečkách. Je popsáno také experimentální zřízení nezbytné pro studia s vysokým rozlišením.

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)

angličtina

Theoretical description and experimental applications of high-resolution x-ray scattering for structural investigations of single-crystalline thin layers and superlattices. Theoretical background of the method is formulated including the elements of kinematical and dynamical scattering theories and several models of a real structure of a thin single-crystalline layer. Recent results of small angle x-ray scattering from randomly rough interfaces, x-ray diffraction and diffuse scattering from crystalline thin layers with structure defects and from self-organized quantum dots.

Poslední úprava: HOLY (17.05.2007)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Zkouška se sestává z písemné a ústní části. Písemná část spočívá ve vyřešení velmi snadného problému, který nevyžaduje dlouhé počítání (max. 30 min). Ústní část navazuje na řešení zmíněného problému a trvá max. 45 min. Známka zkoušky se stanoví ze souhrnného hodnocení písemné a ústní části. Požadavky zkoušky odpovídají skutečně odpřednášené části sylabu.

Poslední úprava: Holý Václav, prof. RNDr., CSc. (06.10.2017)

angličtina

The exam consists of a written and an oral part. The written part consists in solving a very easy problem that does not require a long count (max. 30 min). The oral part follows the solution of the mentioned problem and lasts a maximum of 45 minutes. The grade of the exam is determined from the summary evaluation of the written and oral part. The requirements of the exam correspond to the actually taught part of the syllabus.

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (12.05.2022)

Literatura

V. Holý, U. Pietsch and T. Baumbach, High-Resolution X-Ray Scattering From Thin Films and Multilayers, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1999.

H. N. Yang, G. C. Wang and T. M. Lu, Diffraction from Rough Surfaces and Dynamic Growth Fronts, World Scientific Singapore 1993.

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)

Požadavky ke zkoušce

Požadavky zkoušky odpovídají skutečně odpřednášené části sylabu.

Poslední úprava: Holý Václav, prof. RNDr., CSc. (06.10.2017)

Sylabus

čeština

1. Experimentální aspekty rtg difraktometrie s vysokým rozlišením

Monochromátor, analyzátor, měření intenzitní mapy v reciprokém prostoru Rozlišovací funkce difraktometru Geometrie rozptylu, koplanární (XRR, XRD), nekoplanární (GISAXS, GID, GICE)

2. Elementární popis vlnového pole

Rtg vlna ve vakuu, Greenova funkce volné částice, Weylova reprezentace rovinnými vlnami Rozptyl vlnění, diferenciální účinný průřez Směr vlny rozptýlené na tenké vrstvě nekonečných laterálních rozměrů

3. Kinematická teorie rozptylu na ideálních strukturách

Rozptyl na malém krystalu ve Fraunhoferově aproximaci Rozptyl na tenké vrstvě, rtg difrakce, rtg reflexe Empirické započtení lomu a absorpce

4. Kinematická rtg difrakce na porušených tenkých vrstvách

Homogenní deformace, pseudomorfní a relaxované vrstvy Periodické supermřížky Náhodná deformace, koherentní a nekoherentní rozptyl

5. Dynamická teorie rozptylu

Rovnice pro vlny v krystalu, dispersní plochy Okrajové podmínky na povrchu krystalu 1-vlnná aproximace, rtg reflexe, 2-vlnná aproximace, rtg difrakce n-vlnná difrakce, nekoplanární difrakce Semikinematická teorie - metoda DWBA

6. Studium základních parametrů tenkých vrstev rtg rozptylem

Měření tloušťky tenké vrstvy a multivrstvy Deformace v tenkých vrstvách, plastická a elastická relaxace Stanovení stupně relaxace tenké vrstvy rtg difrakcí Studium povrchové rekonstrukce grazing-incidence difrakcí

7. Rtg reflexe na drsných rozhraních

Statistický popis drsnosti, fraktálová a nefraktálová drsnost Růstové modely drsného povrchu, EW a KPZ rovnice Koherentní reflexe na drsných rozhraních Difuzní rozptyl na drsných rozhraních

8. Difuzní rozptyl na objemových defektech v tenkých vrstvách

Klasifikace defektů, silné a slabé defekty Difuzní rozptyl na precipitátech Difuzní rozptyl na dislokacích Model mozaikového krystalu

9. Rtg rozptyl na samouspořádaných strukturách

Mechanismy vzniku samouspořádaných struktur Fenomenologický model samouspořádané struktury Maloúhlý rozptyl - XRR, GISAXS Rtg difrakce - XRD, GID

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)

angličtina

1. Experimental aspects of high-resolution x-ray scattering

X-ray monochromators and analyzing crystals, reciprocal space maps of scattered intensity, resolution function of a diffractometer, various scattering geometries: coplanar (XRR, XRD), non-coplanar (GISAXS, GID, GICE)

2. Basic description of a wave field

An x-ray wave in vacuum, the Green function of a free particle, the Weyl representation, scattering of a wave field, differential scattering cross-section, directions of the waves scattered from a perfect, laterally infinite layer

3. Theory of kinematical scattering from ideal layers

Scattering from an ideal small crystal in the Fraunhofer approximation, scattering from a laterally infinite thin layer, x-ray reflection, x-ray diffraction, empirical refraction and absorption corrections

4. Kinematical x-ray scattering from disturbed thin layers

Homogeneous deformation, pseudomorph and relaxed layers, periodic superlattices, random deformation, coherent and incoherent (diffuse) scattering

5. Dynamical x-ray scattering

Equations for the amplitudes, dispersion surface, boundary conditions at the crystal surface, one-beam approximation, x-ray reflection, two-beam approximation, x-ray diffraction, n-beam diffraction, non-coplanar diffraction, semi-kinematical approximation, method DWBA

6. Measurement of basic structural parameters of thin layers

Thickness of a thin layer and multilayer, elastic and plastic deformation in thin layers, determination of the degree of plastic relaxation by x-ray diffraction, study of surface reconstruction by GID

7. X-ray reflection from rough interfaces

Statistical model of a rough interface, fractal and non-fractal roughness, growth models of a rough surface, EW and KPZ equations, coherent reflection from rough interfaces, diffuse reflection from rough interfaces

8. Diffuse scattering from volume defects in thin layers

Classification of defects, strong and weak defects, diffuse scattering from precipitates, diffuse scattering from dislocations, mosaic structure model

9. X-ray scattering from self-organized structures

Mechanisms of a self-organizing growth, a phenomenological model of a self-organized structure, small-angle scattering: XRR, GISAXS, x-ray diffraction: XRD, GID

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)