[發(fā)明專利]一種定量探測(cè)類鈣鈦礦薄膜的氧八面體旋轉(zhuǎn)和電荷密度波晶格畸變的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010723964.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN111829987B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟曉芳;劉其鑫;曹慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/47
• 分類號(hào): G01N21/47;G01N1/28
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 豆貝貝

1.一種定量探測(cè)類鈣鈦礦薄膜的氧八面體旋轉(zhuǎn)和電荷密度波晶格畸變的方法，其特征在于，包括以下步驟：

a)在襯底上生長類鈣鈦礦氧化物ABO₃薄膜后，進(jìn)行退火，獲得產(chǎn)生氧缺陷及晶格畸變的薄膜樣品；

所述薄膜樣品中，形成了具有24個(gè)氧原子的超級(jí)單胞，且共有4個(gè)域，分別對(duì)應(yīng)四種旋轉(zhuǎn)方向，以D_j表示第j個(gè)域所對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生的概率；

b)利用衍射儀測(cè)量所述薄膜樣品的半指數(shù)峰強(qiáng)度值I(H,K,L)，將所述半指數(shù)峰強(qiáng)度I(H,K,L)與薄膜樣品的氧八面體旋轉(zhuǎn)角度(α，β，γ)和晶格畸變度Δ之間建立模型；

所述建立模型的過程包括：

將測(cè)量所得的半指數(shù)峰強(qiáng)度值I(H,K,L)代入衍射方程(1)，確定所述薄膜樣品的單胞中24個(gè)氧原子的位置；

其中，

I₀為入射光子通量；

1/sin(η)為對(duì)光束足跡校正因子；

1/sin(2θ)為對(duì)洛倫茲偏振校正因子；

D_j為域體積分?jǐn)?shù)，對(duì)應(yīng)第j個(gè)域所對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)模式發(fā)生的概率；

F_hkl為氧原子的結(jié)構(gòu)因子；

所述F_hkl為式(2)所示：

其中，

f_O^2-為O^2-的形狀因子，由公式(3)擬合得到；

(H,K,L)為晶面指數(shù)；

B為Debye-Waller因子；

a為贗立方晶格常數(shù)；

i為復(fù)數(shù)；

(u_n，v_n，w_n)為第n個(gè)氧原子在實(shí)空間晶格中的位置；

將所述(u_n，v_n，w_n)與薄膜樣品的氧八面體旋轉(zhuǎn)角度(α，β，γ)和晶格畸變度Δ之間建立模型，確定24個(gè)氧原子的位置(u_n，v_n，w_n)分別如下式a～L所示：

其中，α，β，γ分別表示沿著a，b，c軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度，-α，-β，-γ分別表示沿著a，b，c軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度；L為所述類鈣鈦礦氧化物ABO₃的晶格結(jié)構(gòu)中B-O的平均鍵長；Δ為晶格畸變度；

c)求解：將式a～L所示的氧原子的位置代入公式(1)(2)，并將多組I(H,K,L)代入方程(1)中，使用基于遺傳算法的非線性尋優(yōu)算法擬合得到氧八面體旋轉(zhuǎn)角度(α，β，γ)和晶格畸變度Δ；

所述多組I(H,K,L)為：通過設(shè)定不同的晶面指數(shù)(H,K,L)而得到的不同I(H,K,L)。