Cấu trỳc tinh thể của một chất quy định cỏc tớnh chất vật lý của nú. Do đú nghiờn cứu cấu trỳc tinh thể là một phƣơng phỏp cơ bản nhất để nghiển cứu cấu trỳc vật chất. Ngày nay, một phƣơng phỏp đƣợc sử dụng hết sức rộng rói đú là nhiễu xạ tia X. Đõy là một phƣơng phỏp cú nhiều ƣu điểm nhƣ khụng phỏ hủy mấu, chỉ cần một lƣợng nhỏ để phõn tớch là cho phộp biết đƣợc cấu tạo của vật liệu, mặt khỏc nú cung cấp những thụng tin về kớch thƣớc tinh thể. Phƣơng phỏp này dựa trờn hiện tƣợng nhiễu xạ Bragg khi chiếu chựm tia X lờn tinh thể .
(1) Ống tia X, (2) Đầu thu bức xạ, (3) Mẫu, (4) Giỏc kế đo gúc
Khi chiếu chựm điện tử vào mẫu, cỏc mặt phẳng thỏa món hệ thức Bragg sẽ cho nhiễu xạ mạnh .
nλ = 2.dhkl.sinθ (2.1) θ : là gúc nhiễu xạ
λ: bƣớc súng của chựm tia tới
Hỡnh 2.9. Mỏy Nhiễu xạ tia X SIEMENS D5005, Bruker, Đức
n: là một số nguyờn
Cấu tạo của mỏy nhiễu xạ tia X bao gồm một nguồn tia X sử dụng cathode đồng để phỏt ra bức xạ cú bƣớc súng =1,54056 A0, một mỏy đơn sắc cho phộp khử cỏc tia khỏc, một detector cho phộp nhận đƣợc cỏc tia nhiễu xạ bởi mẫu.
Phộp phõn tớch tia X cũng cho ta những thụng tin về kớch thƣớc của tinh thể khi sử dụng cụng thức Debye – Scherre [7]:
0.9 os D c Β: độ bỏn rộng tớnh theo radian λ: là bƣớc súng của chựm tia X sử dụng θ: gúc nhiễu xạ Bằng cỏch phõn tớch phổ nhiễu xạ tia X, cú thể xỏc định cỏc hệ mặt phẳng mạng và khoảng cỏch dhkl giữa hai mặt phẳng gần nhau nhất trong mỗi hệ. Khoảng cỏch này phụ thuộc vào hằng số mạng và chỉ số Miller (hkl) của mặt phẳng mạng. Nhƣ vậy, nếu biết giỏ trị của dhkl và chỉ số Miller (hkl) của hệ mặt phẳng mạng ta cú thể tớnh đƣợc hằng số mạng của tinh thể.
Để nghiờn cứu cấu trỳc của màng mỏng ngƣời ta chiếu tia X tới màng mỏng với gúc tới nhỏ (< 50), nhờ chiếu xiờn, tia X đi đƣợc một đoạn đƣờng dài trong
màng, cực đại nhiễu xạ tăng lờn đến mức cú thể quan sỏt đƣợc. Vớ dụ nếu chiếu tia X nghiờng gúc 60
so với bề mặt, chiều dài tia tới trong màng tăng 10 so với khi chiếu thẳng, với gúc tới nhỏ hơn 10, đƣờng đi tăng hơn 100 lần [1]. Để tia X luụn luụn đi đƣợc đoạn đƣờng dài trong màng mỏng phải giữ nguyờn gúc tới nhỏ, cú nghĩa là chựm tia và mẫu phải đứng yờn, chỉ xoay detector để ghi cƣờng độ nhiễu xạ
Trong luận văn này cỏc phộp đo đƣợc thực hiện trờn hệ D5005-Bruker , Siemens tại Trung tõm Khoa học Vật Liệu – Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiờn.