Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005

MethodenM34: Röntgenbeugung – Polfigurtechnik (XRD-PF)M34: Röntgenbeugung – Polfigurtechnik(XRD-PF) – eineMethodik zur Charakterisierungder kristallinen Orientierungvon ein- und zweidimensionalenNanostrukturenAus dem großen Gebiet der Röntgendiffraktometrie(X-ray diffraction, XRD) ist die Methodikder Polfigurtechnik zwischen der klassischen Pulverdiffraktometrieund der Einkristalldiffraktomtrieangesiedelt. Mit dieser Methode bestimmt manKristallit-Orientierungen in einem Festkörper. Alsklassische Technik in der Materialforschung kanndiese Methodik auch auf ein- und zweidimensionaleNanostrukturen angewendet werden.Das Entstehen eines Interferenzmaximums beider Beugung von Röntgenstrahlung an einem dreidimensionalenperiodischen Gitter (dem Kristallgitterdes Festkörpers) ist durch die Laue-Gleichunggegeben:mit λ als Wellenlänge der verwendeten Röntgenstrahlung,d hkl als Abstand zwischen den Netzebenenhkl und 2Θ als Streuwinkel (Winkel zwischenden Richtungen des Primärstahles und des gestreutenStrahles). Der Vektorcharakter der Laue-Gleichung bedingt, dass der Streuvektor normalauf die streuende Netzebene sein muss.Eine einzelne Polfigur basiert auf dem Festsetzender Bragg-Bedingung (fixierter Streuwinkel 2Θ)und der Variation der Richtung des Streuvektors imgesamten Orientierungsraum und der Messung dergestreuten Intensität (s. Abb. 1, links). Durch dasFestsetzen des Streuwinkels wird die Untersuchungs = R hkl mit s = k – k 0wobei s den Streuvektor, k und k 0 den Wellenvektordes gestreuten bzw. des primären Strahlesund R hkl einen reziproken Gittervektor darstellt.In der Anwendung der Polfigurtechnik wird dieLaue-Gleichung in zwei separate (notwendig zuerfüllende) Gleichungen zerlegt: Der Absolutwertder Vektorgleichung|s| = |R hkl |ergibt die Bragg-Bedingungλ = 2 d hkl sinΘAbbildung 1:Messgeometrie für eine Röntgendiffraktometrie-Polfigur(links). Das Ergebniseiner einzelnen Polfiguruntersuchungwird mittels Konturlinien als Funktionder Goniometerwinkel ψ und φ dargestellt(rechts).88Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005