XRD軟件應用技巧 | AMASS材料數據庫的擴展(一)

在AMASS軟件中,可以通過菜單Sample - Edit Material Data打開并修改材料數據庫,所打開的對話框中有5個不同的標簽頁,包含5類不同的材料信息,都可以自定義修改或添加。

01丨Material Data標簽頁
在本標簽頁中,可以修改或添加單純的元素半導體或化合物半導體材料。除了相對傳統的金剛石(Diamond)結構元素半導體、纖鋅礦(Wurtzite)結構、閃鋅礦(ZincBlende)結構化合物半導體和藍寶石(Sapphire)外,軟件也支持立方相鈣鈦礦(CubicPerovskite)、四方相鈣鈦礦(TetragonalPerovskite)、氧化鎵、石榴石(Garnet)、4H/6H相碳化硅等多種結構的晶體材料;另外還有一類DensityOnly數據主要供反射率曲線的模擬和擬合使用。

圖1 Edit Material Data對話框
如需引入更多的晶體結構類型,可以點擊Add structure type按鈕,并在打開的Edit Structure Type對話框(見圖2)中輸入結構名稱,所屬的晶系,該結構由幾種元素組成,晶胞中有幾個原子位置及各位置的坐標。

圖2 Edit Structure Type對話框中添加結構類型
如果要添加新的材料,比如閃鋅礦結構III-V族化合物半導體發展到鉍化物了,想要往庫里增加GaBi、InBi的信息,可以選中ZincBlende節點,然后點擊Add material按鈕,并在打開的Insert Material Data對話框(見圖3,注:圖中數值無參考意義,僅作示例)中輸入通過文獻查詢到的相應材料的信息(如果查不到剛度系數Stiffness Tensors,可以先全保留為0);而如果要添加的材料信息僅用于反射率曲線的模擬擬合,可以選中DensityOnly節點,點擊Add material按鈕,此時打開的Insert Material Data對話框(見圖4)里只需要輸入材料密度的信息。

圖3 Insert Material Data對話框中添加半導體材料信息

圖4 Insert Material Data對話框中添加反射率所需密度信息
除上述方式添加結構和材料外,還可以用Import from CIF file按鈕直接導入結構和材料,點擊該按鈕后,找到CIF文件打開,將會打開Import From CIF File對話框(見圖5);在Name框中輸入材料名稱(一般可輸入化學式);如果是已有結構的材料,則在Structure name下拉列表中直接選擇相應結構,否則可以在該框中手動輸入新結構的名稱。點擊OK按鈕后即可導入結構原子位置和材料的晶格常數等信息;如要輸入更多信息(如泊松比、德拜-沃勒因子即溫度因子等)需再在列表中雙擊該材料,在打開的Edit Material Data對話框(與圖3中的Insert Material Data對話框相同)中輸入。

圖5 Import From CIF File對話框中通過CIF文件導入結構和材料

02丨Alloys/Mixtures標簽頁
在本標簽頁中可以添加合金/固溶體半導體材料或晶相混合物。列表里已經列出了一些常見的合金/固溶體半導體,配位數中帶有未知數x、y,用于模擬或擬合時組分參數的調整。
例如現在要研究閃鋅礦結構III-V族固溶體半導體In(As,Bi)材料,要用AMASS軟件來對該材料的高分辨搖擺曲線數據進行分析,那首先必須確保在Material Data標簽頁中已經有了閃鋅礦結構InAs和InBi的信息,否則無法在本標簽頁里構建該固溶體半導體材料。點擊Add semiconductor alloy按鈕;在打開的Semiconductor Alloy Editor對話框(見圖7)中,Structure下拉列表(僅限金剛石、纖鋅礦、閃鋅礦結構)中選擇ZincBlende,Basic formula下拉列表將列出該結構下常見的三元或四元化學式形式,選擇A B(x)C(1-x),然后在Elements的A、B、C里分別選擇In、As和Bi(如果Material Data標簽頁的ZincBlende結構下沒有InBi材料,C的下拉列表中不會有Bi)元素,點擊OK按鈕即添加完成。

圖6 Alloys/Mixtures標簽頁

圖7 Semiconductor Alloy Editor對話框中添加合金/固溶體半導體
Add general alloy/mixture按鈕則用于構造常規的晶相合金或混合物,點擊之后在打開的General Alloy/Mixture Editor對話框中,一樣先在Structure下拉列表(可選Material Data標簽頁中列出的所有結構類型)中選擇相應的結構,然后在Basic formula下拉列表中選擇二元、三元或四元的混合形式,最后在Materials行中的A、B、C、D里選擇所選結構的材料。注意,在Semiconductor Alloy Editor對話框中A、B、C、D代表的是元素,而在General Alloy/Mixture Editor對話框中代表的是材料。另外,AMASS中只允許構建同一結構類型下不同材料的混合,如果是不同結構的材料的混合,只有Structure選擇DensityOnly才可以,見圖9。

圖8 General Alloy/Mixture Editor對話框中添加晶相合金/混合物

圖9 General Alloy/Mixture Editor對話框中DensityOnly可選不同結構材料

圖10 本章節中Alloys/Mixtures標簽頁添加的固溶體半導體/混合物

03丨材料數據庫的保存
在對軟件的材料數據庫進行改動后,點擊Edit Material Data主對話框的OK按鈕后,軟件會提醒是否要保存,點Yes確認保存后,要求指定保存路徑(軟件的默認數據庫的路徑為C:\Users\[用戶名]\Documents\PANalytical\AMASS\standard.amatxl),可以覆蓋原始文件,也可以重新命個名保存。
軟件啟動時,默認啟用最近打開或保存的那個數據庫文件,如果要改用另外的數據庫文件,可以通過菜單Sample - Open Material Data打開并使用該數據庫文件。
由于篇幅所限,Wavelength Data標簽頁、Element Data標簽頁、Vegard‘s Law Deviation標簽頁的自定義內容將在下期推文中介紹,敬請關注!



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