GLANCING INCIDENCE X-RAY STUDIES OF TITANIUM NITRIDE THIN FILMS USING A NEW MULTIPURPOSE LABORATORY SPECTROMETER

Résumé
Un spectromètre à rayon x à incidence rasante utilisant un tube à rayon x standard et un détecteur solide au germanium a été construit pour un balayage de diffraction vertical et horizontal, et des mesures de fluorescence sous incidence rasante. Il a été utilisé pour étudier des films minces de nitrure de titane obtenus dans différentes conditions de stoechiométrie, compression, dimension des grains, orientation et paramètre cristallins. En particulier, des films obtenus à la température de l'azote liquide du substrat montrent des états très comprimés, indépendants du matériau de support. Des films obtenus à la température ordinaire et au dessus ont des lignes de diffraction plus étroites, des orientations préférentielles et des tensions de compression plus faibles. En supprimant et éliminant la diffusion due au support, la technique de l'incidence rasante a été très utile pour déterminer le caractère amorphe et le contenu amorphe de ces films minces obtenus à basse température.

Abstract
A multipurpose laboratory glancing angle X-ray spectrometer using a standard X-ray tube and a germanium solid state detector has been designed for vertical and horizontal diffraction scans, reflectivity and glancing angle fluorescence measurements. It has been used to study titanium nitride thin films grown under various conditions that vary the stoichiometry, strain, grain size, orientation and lattice parameter. In particular, films grown at liquid nitrogen substrate temperature show very high compressive stresses, very small grain sizes, random orientation and lattice parameter shifts, independent of substrate material. Films grown at room temperature and above have much narrower diffraction lines, preferred orientation and lower compressive stresses. By suppressing and even eliminating the substrate scattering, the glancing incidence technique has been very helpful in determining the amorphous-like character or amorphous content of these low temperature thin films.