一種確定單晶三維方向的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種確定單晶三維方向的方法，包括單晶的一維方向確定和單晶的三維方向確定；其中，1)利用專(zhuān)利號(hào)為200620079376.7的實(shí)用新型專(zhuān)利提供的XRD樣品臺(tái)裝置，確定單晶的一維方向；當(dāng)晶體的一維方向確定后，在已確定的晶體學(xué)平面(h1k1l1)上標(biāo)定一個(gè)二維坐標(biāo)系，即可確定單晶的三維方向，具體是，首先確定在晶體學(xué)平面(h1k1l1)內(nèi)二維坐標(biāo)系的x軸，然后依照右手法則，在晶體學(xué)平面(h1k1l1)內(nèi)作垂直于x軸的直線，即為y軸，三維坐標(biāo)系的z軸為晶體學(xué)平面(h1k1l1)的法線方向[h1k1l1]，至此，完成單晶的三維方向確定。本發(fā)明僅需要對(duì)晶體一個(gè)晶面進(jìn)行衍射實(shí)驗(yàn)，便可快速實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體的三維定向，避免了定向過(guò)程中的盲目性和對(duì)晶體的浪費(fèi)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種確定單晶三維方向的方法 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明屬于單晶材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種確定單晶三維方向的方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 單晶材料在光學(xué)、電子元器件、壓電器件等諸多領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。為了最大限 度發(fā)揮單晶材料的性能特點(diǎn)，需要在使用前對(duì)晶體的晶向進(jìn)行確定。晶體定向方法主要包 括：χ射線衍射儀法、勞埃法、電子背散射等方法。其中，X射線衍射儀法是目前應(yīng)用最為廣 泛的方法。但是，該方法最大的缺點(diǎn)是：在定向過(guò)程中，需要在三維空間中不斷對(duì)晶體進(jìn)行 旋轉(zhuǎn)，該過(guò)程存在著一定的盲目性，因此通常會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)于僅需一維定向的晶體而 言，由于晶體通常具有特定的生長(zhǎng)面，可作為一定的參考，因此這一缺點(diǎn)還不是那么明顯。 但是，對(duì)于需要進(jìn)行三維定向的晶體而言，這一缺點(diǎn)便凸顯了出來(lái)，極大地降低了晶體定向 的效率。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)X射線衍射儀法對(duì)單晶進(jìn)行三維定向所存在的問(wèn)題，提供 了一種確定單晶三維方向的方法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0005] -種確定單晶三維方向的方法，包括單晶的一維方向確定和單晶的三維方向確 定；其中，
[0006] 1)確定單晶的一維方向，具體步驟如下：
[0007] 第一步，確定晶體樣品表面與所尋找晶體學(xué)平面的空間夾角Φ:將該晶體樣品臺(tái)安 裝于XRD衍射儀上，并將晶體樣品粘于樣品臺(tái)裝置中的軸套端面，并保持晶體樣品表面與 軸體上部平面平行，晶體樣品安裝好后，開(kāi)始XRD衍射實(shí)驗(yàn)；衍射儀采用2 θ / Θ掃描的方 式，2Θ取值為所尋找晶體學(xué)平面的布拉格衍射角2Θ。，衍射儀掃描范圍Θ 掃描過(guò)程中使晶體繞表面法線方向按200轉(zhuǎn)/分鐘快速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)Θ角等于θ2兩種 情況時(shí)，X射線的衍射強(qiáng)度出現(xiàn)峰值，得出晶體樣品表面與所尋找晶體學(xué)平面的空間夾角 φ=(θ2-θ,)/2；
[0008] 第二步，確定所尋找晶體學(xué)平面法線方向：保持晶體樣品粘于樣品臺(tái)裝置中的軸 套端面，衍射儀采用2 Θ/Θ掃描的方式，2 Θ取值為所尋找晶體學(xué)平面的布拉格衍射角 2Θ。，衍射儀的掃描范圍為QiiO. 1°，在掃描過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)晶體，找出X射線衍射強(qiáng)度出現(xiàn) 峰值時(shí)的晶體位置，此時(shí)，所尋找晶體學(xué)平面法線方向落在X射線源與計(jì)數(shù)器組成的水平 面內(nèi)，且所尋找晶體學(xué)平面法線方向與晶體樣品表面法線方向的空間夾角為Φ;
[0009] 垂直于所尋找晶體學(xué)平面法線方向切割晶體樣品，得到所尋找晶體學(xué)平面 燦山）；
[0010] 2)確定單晶的三維方向，具體如下：
[0011] 當(dāng)晶體的一維方向確定后，在已確定的晶體學(xué)平面（h^l)上標(biāo)定一個(gè)二維坐標(biāo) 系，即可確定單晶的三維方向，設(shè)該二維坐標(biāo)系的X軸方向?yàn)閇h3k3l3]，其具體步驟如下：
[0012] 根據(jù)幾何關(guān)系可知，假設(shè)通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)0與直線[h3k3l3]交于B點(diǎn)的直線為 [h2k2i2]，設(shè)晶體學(xué)平面（hiMi)與其法線[hiMJ的交點(diǎn)為A，其中，晶體學(xué)平面（hiMi)和 其法線由方程組（1)表示：
[0013]
【權(quán)利要求】
1. 一種確定單晶三維方向的方法，其特征在于，包括單晶的一維方向確定和單晶的三 維方向確定；其中， 1) 確定單晶的一維方向，具體步驟如下： 第一步，確定晶體樣品表面與所尋找晶體學(xué)平面的空間夾角Φ:將該晶體樣品臺(tái)安裝 于XRD衍射儀上，并將晶體樣品粘于樣品臺(tái)裝置中的軸套端面，并保持晶體樣品表面與軸 體上部平面平行，晶體樣品安裝好后，開(kāi)始XRD衍射實(shí)驗(yàn)；衍射儀采用2 θ / Θ掃描的方式， 2 Θ取值為所尋找晶體學(xué)平面的布拉格衍射角2Θ。，衍射儀掃描范圍Θ 描過(guò)程中使晶體繞表面法線方向按200轉(zhuǎn)/分鐘快速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)Θ角等于θ2兩種 情況時(shí)，X射線的衍射強(qiáng)度出現(xiàn)峰值，得出晶體樣品表面與所尋找晶體學(xué)平面的空間夾角 φ =(02-θι)/2； 第二步，確定所尋找晶體學(xué)平面法線方向：保持晶體樣品粘于樣品臺(tái)裝置中的軸套端 面，衍射儀采用2 θ / Θ掃描的方式，2 Θ取值為所尋找晶體學(xué)平面的布拉格衍射角2 Θ ^，衍 射儀的掃描范圍為QiiO.r，在掃描過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)晶體，找出X射線衍射強(qiáng)度出現(xiàn)峰值時(shí) 的晶體位置，此時(shí)，所尋找晶體學(xué)平面法線方向落在X射線源與計(jì)數(shù)器組成的水平面內(nèi)，且 所尋找晶體學(xué)平面法線方向與晶體樣品表面法線方向的空間夾角為聽(tīng) 垂直于所尋找晶體學(xué)平面法線方向切割晶體樣品，得到所尋找晶體學(xué)平面（hk山）； 2) 確定單晶的三維方向，具體如下： 當(dāng)晶體的一維方向確定后，在已確定的晶體學(xué)平面上標(biāo)定一個(gè)二維坐標(biāo)系，即 可確定單晶的三維方向，設(shè)該二維坐標(biāo)系的X軸方向?yàn)閇h3k3l3]，其具體步驟如下： 根據(jù)幾何關(guān)系可知，假設(shè)通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)0與直線[h3k3l3]交于B點(diǎn)的直線為[h 2k2l2]， 設(shè)晶體學(xué)平面與其法線[h^lj的交點(diǎn)為A，其中，晶體學(xué)平面（hA山）和其法線 由方程組⑴表示：
(1) 通過(guò)對(duì)方程組（1)求解可得A點(diǎn)坐標(biāo)為：
(2) 同理可求出B點(diǎn)坐標(biāo)：
(3) 為方便起見(jiàn)，將直線[h^lj和[h2k2l2]分別由向量5和f表示，可得：
(4) 根據(jù)公式（4)，直線[h2k2l2]在平面（hA山）上的投影[h 3k3l3]表示為：
(5) 因此，只要確定滿足公式（5)的直線[h2k2l2]，直線[h 3k3l3]即可確定，即在晶體學(xué)平面 化七山）內(nèi)二維坐標(biāo)系的X軸已確定，依照右手法則，在晶體學(xué)平面（hA山）內(nèi)作垂直于X 軸的直線，即為y軸，三維坐標(biāo)系的z軸為晶體學(xué)平面的法線方向[h^lj，至此， 完成單晶的三維方向確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種確定單晶三維方向的方法，其特征在于，步驟1)中， 利用專(zhuān)利號(hào)為200620079376. 7的實(shí)用新型專(zhuān)利提供的XRD樣品臺(tái)裝置，確定單晶的一維方 向。
【文檔編號(hào)】G01N23/207GK104155324SQ201410373488
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】郭振琪, 李飛, 郭愛(ài) 申請(qǐng)人:陜西大儀科技有限責(zé)任公司