Малоугловое рассеяние скользящего падения
Малоугловое рассеяние скользящего падения ( GISAS ) — это метод рассеяния, используемый для изучения наноструктурированных поверхностей и тонких пленок. Рассеянный зонд представляет собой либо фотоны ( скользящее рассеяние рентгеновских лучей под малыми углами , GISAXS ), либо нейтроны ( скользящее падение малоуглового рассеяния нейтронов , GISANS ). GISAS сочетает доступные шкалы длины малоуглового рассеяния (SAS: SAXS или SANS ) и поверхностную чувствительность дифракции скользящего падения (GID).
Типичным применением GISAS является характеристика самосборки и самоорганизации на наноуровне в тонких пленках. Системы, изучаемые GISAS, включают в себя массивы квантовых точек, [1] нестабильности роста, образующиеся во время роста in-situ, [2] самоорганизующиеся наноструктуры в тонких пленках блок-сополимеров , [3] мезофазы кремнезема, [4] [5] и наночастицы . [6] [7]
GISAXS был введен Левином и Коэном [8] для изучения удаления влаги из золота, нанесенного на поверхность стекла. Этот метод был далее развит Naudon [9] и его коллегами для изучения металлических агломератов на поверхностях и в скрытых границах раздела. [10] С появлением нанонауки другие приложения быстро развивались, сначала в твердых веществах, таких как определение характеристик квантовых точек на поверхностях полупроводников и определение характеристик металлических отложений на оксидных поверхностях. Вскоре за этим последовали системы мягких материалов , такие как ультратонкие полимерные пленки, [11] полимерные смеси, блок-сополимеры .пленки и другие самоорганизующиеся наноструктурированные тонкие пленки, которые стали незаменимыми для нанонауки и технологии. Будущие задачи GISAS могут заключаться в биологических приложениях, таких как белки , пептиды или вирусы , прикрепленные к поверхностям или липидным слоям.
В качестве гибридного метода GISAS сочетает в себе концепции малоуглового рассеяния на просвет (SAS), дифракции на скользящем падении (GID) и диффузной рефлектометрии. От SAS он использует форм-факторы и структурные факторы. Из GID он использует геометрию рассеяния, близкую к критическим углам подложки и пленки, и двумерный характер рассеяния, приводящий к возникновению диффузных стержней с интенсивностью рассеяния, перпендикулярных поверхности. С диффузной (незеркальной) рефлектометрией он разделяет такие явления, как пик Йонеды / Виньярда при критическом угле образца, и теорию рассеяния, приближение Борна с искаженными волнами (DWBA). [12] [13] [14]Однако, в то время как диффузное отражение остается ограниченным плоскостью падения (плоскость, заданная падающим лучом и нормалью к поверхности), GISAS исследует все рассеяние от поверхности во всех направлениях, обычно используя детектор площади. Таким образом, GISAS получает доступ к более широкому спектру латеральных и вертикальных структур и, в частности, чувствителен к морфологии и предпочтительному выравниванию наноразмерных объектов на поверхности или внутри тонкой пленки.
Как особое следствие DWBA, преломление рентгеновских лучей или нейтронов всегда должно учитываться в случае исследований тонких пленок [15] [16] из-за того, что углы рассеяния малы, часто меньше чем 1 град. Поправка на рефракцию применяется к перпендикулярной составляющей вектора рассеяния по отношению к подложке, в то время как параллельная составляющая остается неизменной. Таким образом, параллельное рассеяние часто можно интерпретировать в рамках кинематической теории SAS, в то время как рефракционные поправки применяются к рассеянию вдоль перпендикулярных разрезов рассеивающего изображения, например, вдоль рассеивающего стержня.
