[发明专利]基于XRD实验数据调整衬底和薄膜初始结构模型的结构参数的方法

摘要

一种基于XRD实验数据调整衬底和薄膜初始结构模型的结构参数的方法，它属于材料计算技术领域。本发明解决了衬底和薄膜结构模型预留距离过大影响几何优化过程的计算速度，以及可能无法模拟出最终能量最低的稳定结构的问题。本发明利用带有薄膜附件的X射线衍射仪对衬底和生长外延薄膜进行X射线小角衍射(SXRD)表征，得到衬底样品和薄膜样品的X射线小角衍射图谱，据此分别计算出衬底样品、薄膜样品、衬底样品与薄膜样品界面处原子层之间的晶面间距，然后利用上述晶面间距对利用Material Studio建立的初始结构模型的结构参数进行调整。本发明减少了几何优化步骤，大大缩短优化时间，同时有效避免计算过程陷入亚稳定结构陷阱，能够更准确地找到最终稳定结构。

主权项

1.一种基于XRD实验数据调整衬底和薄膜初始结构模型的结构参数的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：步骤一、衬底样品的制备；步骤二、在衬底样品表面制备外延薄膜样品：根据衬底样品材料和薄膜样品材料来选择外延生长工艺，在步骤一得到的衬底样品上外延生产厚度不大于5nm的薄膜样品；步骤三、对衬底样品和薄膜样品进行测试与分析：利用带有薄膜附件的X射线衍射仪对衬底样品和生长外延薄膜样品进行X射线小角衍射表征，得到薄膜样品与衬底样品特征峰位置相对应的衍射峰的衍射角；计算出衬底样品的原子层之间的晶面间距dA，薄膜样品的原子层之间的晶面间距dB；衬底样品与薄膜样品界面处原子层之间的晶面间距dA/B等于薄膜样品的原子层之间的晶面间距dB；步骤四、在Material Studio软件中，建立组成界面两相的晶体，构造两种晶体的切割表面后建立超晶胞，建立界面层和添加真空层，得到衬底和薄膜两种晶体的初始结构模型；步骤五、利用步骤三中的dA、dB和dA/B对步骤四中所得到的衬底和薄膜的初始结构模型的结构参数和原子层位置进行调整：测量步骤四中所得到的衬底和薄膜的初始结构模型的衬底厚度DA、界面间距DA/B和薄膜厚度DB；利用步骤三得到的晶面间距dA和dA/B对衬底的结构参数和原子层位置进行调整、利用晶面间距dB和dA/B对薄膜的结构参数和原子层位置进行调整、利用晶面间距dA/B对衬底与薄膜界面的结构参数进行调整；得到调整后的衬底总厚度DA'、界面间距DA’/B’和薄膜总厚度DB’。