view in publisher's site

Probing surface and interface morphology with Grazing Incidence Small Angle X-Ray Scattering

Nanoscience and nanotechnology are tremendously increasing fields of research that aim at producing, characterizing and understanding nanoobjects and assemblies of nanoobjects. Their new physical or chemical properties, which arise from confinement effects, intimately depend on their morphological properties, i.e. their shapes, their sizes and their spatial organization. This calls for dedicated morphological characterization tools, among which is the Grazing Incidence Small Angle X-Ray Scattering (GISAXS). This reciprocal space technique has emerged in the last two decades as a powerful tool that allows investigating in a non-destructive way the morphological properties from one to billions of nanoparticles, either on a surface, or embedded in a matrix, with sizes ranging from 1 nm to several microns. The advantages of the technique are that it is non-destructive; it yields statistical information averaged on a large number of nanoparticles; it allows probing both the surface or deep below it, by changing the incident angle of the X-ray beam; it can be used in very different sample environments, in particular in situ in the course of a given process such as growth, annealing, gas exposure; and it may be given chemical sensitivity by use of anomalous scattering.This report presents a review of the GISAXS technique, from experimental issues to the theories underlying the data analysis, with a wealth of examples. The physical morphological information contained in GISAXS data and its analysis are presented in simple terms, introducing the notions of particle form factor and interference function, together with the different cases encountered according to the size/shape dispersion. The theoretical background of X-ray diffuse scattering under grazing incidence is presented in a general way, and then applied to the particular case of grazing incidence small angle X-ray scattering from assemblies of particles either on a substrate, or buried below it.Most of the GISAXS measurements published to date are reported, covering the fields of ex situ studies of embedded metallic nanoparticles, granular multilayered systems, implanted systems, embedded or stacked or deposited semi-conductor nanostructures, porous materials and copolymer thin films. A special emphasis is brought on in situ experiments, performed either in ultra-high vacuum during nanoparticle growth by molecular beam epitaxy, or in gas-reactors during catalytic reactions. This covers a very broad field, from (i) the 3D island (Volmer–Weber) growth of metals on oxides surfaces to (ii) the organized growth of metals on surfaces that are nanopatterned either by surface reconstruction or by underlying dislocation networks or by deposit-induced nanofacetting, to (iii) the in situ investigation of the self-organized Stranski–Krastanow hetero-epitaxial growth of semi-conductor quantum dots on semi-conductor surfaces, or (iv) the in situ surface nanopatterning by ion bombardment. Many examples are discussed in detail, to illustrate the large diversity of systems and morphologies that can be addressed as well as the different analysis issues and the conclusions of the technique in terms of growth mode.

ریخت‌شناسی سطح و سطح مشترک با Grazing Incidence زاویه کوچک زاویه X - Ray Scattering

فن‌آوری نانو و فن‌آوری نانو بسیاری از زمینه‌های تحقیقاتی را که هدفشان تولید، توصیف و درک nanoobjects و assemblies of است، افزایش می‌دهند. ویژگی‌های فیزیکی یا شیمیایی جدید آن‌ها، که ناشی از اثرات حبس است، به ویژگی‌های مورفولوژیکی آن‌ها بستگی دارد، یعنی شکل آن‌ها، اندازه آن‌ها و سازمان فضایی آن‌ها. این فراخوانی برای ابزارهای شناسایی مورفولوژیکی اختصاصی، که در میان آن‌ها the Incidence زاویه کوچک است - ری Scattering (GISAXS)است. این تکنیک فضای متقابل در دو دهه اخیر به عنوان ابزاری قدرتمند ظهور کرده‌است که امکان بررسی در روش غیر مخرب خواص مورفولوژیکی از یک تا میلیاردها نانو ذره، یا در سطح یا در یک ماتریس، با اندازه‌های مختلف از ۱ تا چندین میکرون را میسر می‌سازد. مزیت این تکنیک این است که این روش غیر مخرب است؛ به طور میانگین اطلاعات آماری میانگین روی تعداد زیادی از نانو ذره بدست می‌دهد؛ این روش می‌تواند در محیط‌های نمونه بسیار متفاوت، به ویژه در محل در جریان فرآیند داده‌شده از قبیل رشد، تابکاری، قرار گرفتن گاز، استفاده شود؛ و ممکن است با استفاده از گزارش anomalous، یک بازبینی از تکنیک GISAXS، از موضوعات تجربی گرفته تا تیوری های مربوط به تجزیه و تحلیل داده‌ها، با مجموعه‌ای از مثال‌ها ارایه دهد. اطلاعات مورفولوژیکی فیزیکی موجود در داده‌های GISAXS و تجزیه و تحلیل آن به صورت ساده ارایه شده‌اند و مفاهیم فاکتور فرم ذره و تابع مداخله را با هم و با حالت‌های مختلف با توجه به پراکندگی شکل / شکل ارایه می‌کنند. سابقه نظری پراکندگی پراکنده پرتو ایکس تحت چرای دام به طور کلی ارایه می‌شود، و سپس به حالت خاص پراکندگی اشعه ایکس از انجمن‌ها یا بر روی یک زیر لایه، یا مدفون در زیر it.Most اندازه‌گیری GISAXS منتشر شده تا به امروز گزارش شده‌است. تاکید ویژه‌ای بر روی آزمایش‌های درجا انجام می‌شود، یا در خلا بسیار بالا در طول رشد نانو ذره توسط epitaxy پرتو مولکولی، یا در رآکتورهای گازی در طول واکنش‌های کاتالیزوری انجام می‌شود. این امر یک زمینه بسیار وسیع را پوشش می‌دهد، از (i)رشد فلزات در سطوح اکسیده‌ای روی سطوح اکسید به (ii)رشد سازمان‌یافته فلزات روی سطوحی که یا توسط بازسازی سطح یا توسط networks ایجاد شده توسط رسوب و یا توسط growth ایجاد شده توسط رسوب بوسیله بمباران یونی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. مثال‌های زیادی در مورد جزییات، برای نشان دادن تنوع زیاد سیستم‌ها و morphologies که می‌توانند به عنوان موضوعات تحلیل مختلف و نتایج تکنیک از نظر حالت رشد مورد بحث قرار گیرند، مورد بحث قرار می‌گیرند.
ترجمه شده با

سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.