薄膜样品自动测试方案详解（XRD）

告别薄膜手动测试“苦海”！解锁样品自动测试，提升效率与，结果更可靠！| 薄膜样品自动测试方案详解（XRD）

布鲁克X射线部门 孟璐

高校测试样品使用自动化方法的必要性日益凸显。面对日益增长的样品数量和复杂度，材料与设备的学习门槛使得传统人工操作效率低下、易出错，且耗费大量宝贵的人力资源与时间。自动化方法能明显提升测试通量，大幅缩短实验周期。更重要的是，它能严格标准化操作流程，大限度的减少人为误差，确保实验数据的精确性与可重复性，这是高水平科研的基石。自动化不仅释放科研人员精力，使其专注于数据分析和创新思考，更能优化资源配置，提升整体科研效率与质量，是高校实验室现代化、提升竞争力的必然选择。

在研发和质量控制中，高效、准确、可靠地处理和分析大量测试样品至关重要。手动操作不仅耗时耗力、效率低下，更易因人为疲劳或疏忽引入误差，影响数据一致性和结果可靠性。自动化方法（如自动化取样、进样、处理和分析系统）则能明显提升效率，实现高通量、24/7连续运行，缩短测试周期。同时，其高度程序化和精确控制能大程度的减少人为变量，保证操作的一致性和结果的准确性、可重复性。尤其在面对大批量、重复性高或时效性强的样品测试需求时，自动化不仅是提升效率的工具，更是确保数据质量、加速产品开发与上市、降低长期成本的战略性必要手段。

本文对布鲁克XRD在薄膜方向自动化方案进行进一步解释说明，前序介绍薄膜测试的自动化方案

一、为什么薄膜样品表征非自动测试不可

以往薄膜样品手动表征的痛点：

1、由于薄膜样品本身较粉末样品更复杂，需要专门的人员进行测试设备管理；

2、测试速度慢，逐步优化参数占据大量设备负责人员时间和精力；

3、不同样品设备预校准及硬件配置的调整，很容易被忽视；

4、重复样品结果分析，人为拟合参数波动变化大

薄膜样品自动表征优势：

1、软件内置常见物质晶体学数据库、测试软件和分析软件支持数据库自定义，提供更多可能性；

2、规范化操作流程，避免人为引入误差，如优化范围选择及峰值判断； 

3、设备硬件配置自检功能，避免交叉使用引起的配置变化，影响设备本征参数；

4、重复样品结果分析，拟合参数可控

▲ 通用脚本设置示例

进阶方案—分析结果批量输出：

1、分析过程支持自定义SOP建立，只需一次设置，未来可直接调用程序（需新版软件）

2、对重复样品/产品/批量样品单一数据检测客户，可进一步提供常见拟合参数输出，支持excel等常见输出格式（如GaN、GaAs等材料体系薄膜厚度、掺杂浓度、失配等）

▲ 图1 原位XRR批量数据处理

二、薄膜样品自动表征解决方案支持项目

目前支持薄膜测试应用类目：

1、X射线反射率自动优化及测试（XRR）

2、HR-XRD hkl=000s自动优化及测试（“绝的对”角度测试）

3、HR-XRD 对称衍射自动优化及测试

4、HR-XRD 非对称衍射自动优化及测试

5、GID自动优化及测试

6、IP-GID自动优化及测试

7、Wafer Mapping

8、自定义扫描

▲ 图2 wafer样品数据收集

▲ 图3 Wafer样品XRR Mapping分析结果示意图

三、薄膜样品自动表征解决方案支持设备配置：

硬件要求：平行光及准平行光系统，多轴样品台；

软件要求：Measurement Center版本建议V8以上，低版本软件需与技术支持部门进一步讨论可行性及风险。

如果您在测试时，经常会因为以下问题迷茫无助，建议使用自动测试方案敲掉“头的疼痛问题”：

对光顺序混乱、曲线判断原则不明、样品表面不均一难处理，需多点优化参数、多点位/mapping校准及测试….

欢迎后台留言讨论及共同探讨特殊样品自定义测试逻辑开发。

已有布鲁克XRD设备？别让宝藏蒙尘！

致所有追求高效精确的实验室伙伴——尤其是已配备布鲁克D8 Discover自动测试模块但还未启用的您！

-转载于《布鲁克X射线部门》公众号