JP2020519868A

JP2020519868A - 薄膜配向結晶成長のｘ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法

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Publication number: JP2020519868A
Application number: JP2019560686A
Authority: JP
Inventors: シャンファワン、; シュング、
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2018-04-19
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2038-04-19
Also published as: CN107085003B; WO2018201911A1; JP6981683B2; CN107085003A

Abstract

本発明は、薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法を公開し、まず対称反射走査方法を用いて薄膜の面外回折ピーク位置を測定し、薄膜の面外配向特性を確認し、次に、初期オリジナルセルパラメータに基づき、予測方位の近くで、非対称反射走査方法を用いて結晶面が基板と傾斜角を形成する１セットの結晶面群の回折ピーク位置を取得し、初期オリジナルセルパラメータに基づき、測定して得られた回折ピーク位置と予測値との間の差δを計算し、格子パラメータの修正と循環反復計算によって十分に小さいまで連続的にδを減少させることにより、より正確な格子パラメータ情報を得る。本発明は、コンピュータ支援計算の方法を用いて、数秒で十分高い分析精度を取得することができ、出力データを直接に次の測定周期の入力値とすることができるため、高速化した動的な測定分析システムを形成することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法に関し、薄膜結晶相構造キャラクタリゼーション技術分野に属する。

溶液法を用いて調製する薄膜、特に配向成長の薄膜は、一般的には面外又は面内の配向成長挙動を示す。例えば、引き上げ法の薄膜調製技術を用いてゾルゲル前駆体によって調製された酸化亜鉛薄膜は（００１）又は（１００）方向への面外優先配向を示すことができる。有機材料では、このような配向成長はより一般的であり、分子構造設計により、溶媒選択と基板修飾などの工程技術を組み合わせて格子構造に対する制御と調整を実現できる。特に共役有機小分子は、その成長速度を制御するか、又は異なる有機溶媒を用いて調製することによって異なる格子パラメータを持つ薄膜を簡単に得ることができ、これによって、異なる半導体特性を示す。小分子有機半導体は通常剛体分子構造を有し、溶液法工程により高度に結晶化した配向薄膜が容易に形成され、同じ分子構造であっても、その格子パラメータ、分子配列及び電気的性能はいずれも高い自由度（大きな可塑性）を有している。

電子エネルギー状態の観点から、無機半導体材料の共有結合と異なり、共役有機分子の間で弱いファンデルワールス力によって結晶が形成されるため、有機材料の電子状態は通常、高度局在化的な分子軌道として描かれ、これは無機半導体電子状態のエネルギーバンド構造と本質的に異なる。しかし、応力作用の下で、薄膜中の分子間距離は明らかに変化し、その結果、性能の根本的な変化が起こり、例えば分子の共役面間隔が十分に小さい場合には、その電子エネルギー状態はエネルギーバンド特性を示すことができる。

以上の分析に基づき、配向成長した薄膜、特に共役有機小分子を代表とする有機半導体材料の薄膜性能は格子パラメータと密接に関係している。薄膜格子構造に対するキャラクタリゼーションは薄膜材料の性能研究を行う基本的な手段である。

薄膜材料の結晶相構造に対する従来のキャラクタリゼーション方法には、主にＸ線回折分析法（ＸＲＤ）及び透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などがある。ＴＥＭは薄膜の厚さに対する要求は非常に厳しく、厚さの大きい薄膜には適用されない。ＸＲＤ技術は薄膜に対してミクロンレベルの表面分析を行うことができ、その回折パターンを分析することにより、薄膜の内部材料の成分、分子構造、形態など様々な情報が得られる。Ｘ線回折は現在、対称面外ＸＲＤ、非対称面外ＸＲＤ（薄膜ＸＲＤ）、面内薄膜ＸＲＤ、斜入射ＸＲＤなどを含む結晶体物質と何等かの非晶質物質の微細構造を研究する有効な方法となっている。対称面外ＸＲＤのテスト方法は入射角が大きくて、検出可能な薄膜の厚さが大きいが、薄膜面内の配向情報を得ることができない。面内ＸＲＤは面内配向情報を得るための重要な手段であるが、その薄膜に対する検出深さが足りず、薄膜の外部全反射角（θｃ）を予知する必要があり、当該テストは光システムの精度及びサンプルの位置決めに対して高い要求を持つ。したがって、厚さが制約されないとともに面外配向特性を持つ薄膜の面内配向情報を得る、簡単で、迅速なテスト方法が至急求められている。

従来技術に存在する問題は以下の通りである。電子回折は十分薄いサンプルを要求し、一般的に複雑なサンプル調製プロセスを必要とし、インサイチューキャラクタリゼーションを実現することができず、長時間のキャラクタリゼーションを必要とし、シンクロトロン放射Ｘ線面内回折技術を採用することは、表面の鋭敏性の利点があるが、検出の深さが不十分であり、且つ薄膜の外部全反射角（θ_ｃ）を事前に取得する必要があり、光システムの精度とサンプルの位置決めの精度に対する要求が高い。上記の問題に基づき、本発明は薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法を提供する。

本発明が採用する技術的解決手段は以下の通りである。
薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法であって、
まず、対称反射走査方法を用いて薄膜の面外回折ピーク位置を測定し、薄膜の面外配向特性を確認し、対称反射走査方法は、即ち２θ／θ走査方法であるステップ（１）と、
次に、初期オリジナルセルパラメータに基づき、予測方位の近くで、非対称反射走査方法を用いて結晶面が基板と傾斜角を形成する１セットの結晶面群の回折ピーク位置を取得し、非対称反射走査方法は、即ち２θ走査であるステップ（２）と、
初期オリジナルセルパラメータに基づき、測定して得られた回折ピーク位置と予測値との間の差δを計算し、格子パラメータの修正と循環反復計算によって十分に小さいまで連続的にδを減少させることにより、より正確な格子パラメータ情報を得るステップ（３）と、を含むことを特徴とする。

前記の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法であって、ステップ（１）での前記薄膜は有機薄膜または無機薄膜であり、その３つのオリジナルセルベースベクトルのうちの２つは基板表面と平行であることを特徴とする。

前記の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法であって、ステップ（２）での前記予測方位は入射方向、回折方向を含み、３次元空間には無数セットの解があり、空間的制約条件には唯一の解があり、空間的制約条件は共平面制約条件、即ち入射ビームと薄膜表面の法線方向（Ｚ方向）が測定予定の逆空間ベクトルＧ_ｈｋｌと同一平面内にあるように限定することを採用し、具体的な方位は、
（１）ゴニオメーターの座標系（ＸＹＺ）で、Ｚ方向は薄膜表面の法線方向で、共平面制約で入射波ベクトルとＧ_ｈｋｌのＸＹ平面での射影はいずれもＹ軸の正方向と一致していること、
（２）方位角の定義について、サンプルはゴニオメーターの座標系に対して、Ｚ軸を回って時計回りに回転し、初期方位は予期配向成長方向（ｙ）とＹ軸との角度が０であるものであること、及び
（３）極座標図によって格子の格子ベースベクトル又は結晶面の予期配向成長方向（ｙ）に対する方位角を確定することで定義されることを特徴とする。

前記の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法であって、ステップ（２）での前記予測方位は入射方向、回折方向を含み、３次元空間には無数セットの解があり、空間的制約条件には唯一の解があり、空間的制約条件は等角制約条件、即ち測定予定の逆空間ベクトルＧ_ｈｋｌの始端を通してＧ_ｈｋｌに垂直である平面を作り、当該平面と赤道面（ＸＹ平面）との交差線はＬであり、入射ビームと交差線ＬはＧ_ｈｋｌと同一平面内にあることを限定し、この時、入射角とブラッグ回折条件に合致する回折偏向角２θとの差が入射角ωと等しいことを採用し、具体的な方位は、
（１）ゴニオメーターの座標系（ＸＹＺ）で、Ｚ方向は薄膜表面の法線方向で、等角制約でＧ_ｈｋｌのＸＹ平面での射影はＹ軸の正方向と一致し、入射波ベクトルのＸ軸方向での成分はＸ軸の負の方向に沿っていること、
（２）方位角の定義について、サンプルはゴニオメーターの座標系に対して、Ｚ軸を回って時計回りに回転し、初期方位は予期配向成長方向（ｙ）とＹ軸の角度が０であるものであること、及び
（３）極座標図によって格子の格子ベースベクトル又は結晶面が予期配向成長方向（ｙ）に対する方位角を確定することで定義されることを特徴とする。

前記の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法であって、前記予測方位は初期オリジナルセルパラメータに基づいて計算して得られた座標化方位情報であり、入射角θ_ｉと検出角θ_ｄとを含み、両者の代数的和が偏向角２θであり、且つ前記方位は、
（１）Ｘ線（ビーム）の基板に対する入射角θ_ｉと検出角θ_ｄはいずれも０より大きくし、即ち入射ビームと出射ビームは薄膜の上方側にあり、入射角θ_ｉはω軸に対応し、検出角θ_ｄは２θ−ωに対応する条件、及び
（２）条件（１）を満たす結晶面では、ミラー指数が小さい結晶面を選択し、且つ入射角θ_ｉと検出角θ_ｄはビームが薄膜表面での外部全反射角よりも大きい条件を満たすことを特徴とする。

前記の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法であって、前記予測方位が実際の測定過程での具体的な方法は、
（１）入射角θ_ｉに従って回転ビーム入射アームの位置、即ちω軸の位置を設定し、精度を０．１゜まで切り捨てとすること、
（２）ω軸の位置を固定し、検出アーム位置を２θ走査し、偏向角２θの範囲は（θ_ｉ、θ_ｉ＋θ_ｄ＋５^゜）を含み、ミラー指数が近い１セットの結晶面に対して、ミラー指数（ｈｋｌ）では、ｈ^２＋ｋ^２＝１とし、ω軸の位置は平均値に従って確定されることができ、検出アームの走査範囲２θは各結晶面の対応する走査範囲の和集合であること、を含むことを特徴とする。

前記の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法であって、前記初期オリジナルセルパラメータが近似値であり、対応する粉体材料のＸＲＤ回折実験または他の方法に従って取得されることができることを特徴とする。

前記の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法であって、前記予測方位は格子パラメータとミラー指数の関数であり、コンピュータプログラムによって自動的に計算を完成し、回折ピークの測定値と予測値との偏差δを計算することができ、格子パラメータを修正することによってδを連続的に減少させると同時に、より正確な格子パラメータを取得することを特徴とする。

前記の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法であって、前記偏差δの計算式は以下の通りであり、

ただし、２θ^ｅは予測の偏向角度で、２θ^ｍは実測の偏向角度であることを特徴とする。

前記の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法であって、前記格子パラメータを初期値とすることができ、繰り返して測定し、検証するか、又はより正確な格子パラメータデータをさらに取得するために使用することを特徴とする。

本発明が提供する方法は、
１、反射式走査方法は、インサイチューキャラクタリゼーションを実現でき、基板材料に特殊な要求がない効果、
２、測定時に採用される入射角が大きくて、検出深度が深いため、厚さが１００ｎｍを超える薄膜の分析により適合する効果、
３、共平面又は等角制約条件の下で、格子パラメータはコンピュータ支援計算により数秒で十分高い精度で取得できるため、薄膜成長プロセスに対する動的なキャラクタリゼーションと分析を実現できる効果、及び
４、従来のＸ線回折計を採用して測定できる効果といった有益な効果を有する。

本発明の方法の実施フローチャートである。共平面制約条件下での面内走査実験を示す概略図である。等角制約条件下での面内走査実験を示す概略図である。共平面制約条件下での一連のミラー指数（ｈｋｌ）に対応するブラッグ回折方位角の予測値を示す概略図である。図４の共平面制約条件下での非対称反射テスト条件に合致する（ｈｋｌ）結晶面及びその方位角の予測値を示す概略図である。共平面制約条件下での非対称反射テスト条件に合致する（ｈｋｌ）結晶面の実測回折偏向角２θ^ｍの値を示す概略図である。循環反復計算によって連続的に最適化された格子パラメータ及びその予測ピーク位置と実測ピーク位置の偏差値を示す概略図である。異なる溶媒で調製されたＴＩＰＳペンタセン薄膜の格子パラメータの比較概略図である。Ｃ８−ＢＴＢＴ薄膜の格子パラメータ解析プロセスと出力結果を示す概略図である。

図１−５に示すように、薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法において、以下のステップを含む。

（１）まず、対称反射走査方法を用いて薄膜の面外回折ピークの位置を測定し、薄膜の面外配向特性を確認し、対称反射走査方法は即ち２θ／θ走査方法であって、薄膜は有機薄膜または無機薄膜であり、その３つのオリジナルセルベースベクトル又は結晶面中の２つは基板の表面と平行である。

（２）次に、初期オリジナルセルパラメータに基づき、予測方位の近くで、非対称反射走査方法を用いて結晶面が基板と傾斜角を形成する１セットの結晶面群の回折ピーク位置を取得し、非対称反射走査方法は即ち２θ走査である。

一、（１）予測方位は入射方向、回折方向を含み、３次元空間には無数セットの解があり、空間的制約条件には唯一の解があり、空間的制約条件は、共平面制約条件、即ち入射ビームと薄膜表面の法線方向（Ｚ方向）が測定予定の逆空間ベクトルＧ_ｈｋｌと同一平面内にあるように限定することを採用し、具体的な方位は、
１）ゴニオメーターの座標系（ＸＹＺ）で、共平面制約で入射方向はＧ_ｈｋｌが赤道面での投影と同じ方向であること、
２）方位角の定義について、サンプルはゴニオメーターの座標系に対して、Ｚ軸を回って時計回りに回転し、初期方位は予期配向成長方向（ｙ）とＹ軸との角度が０であるものであること、
３）極座標図によって格子の格子ベースベクトル又は結晶面の予期配向成長方向（ｙ）に対する方位角を確定することで定義される。

（２）予測方位は入射方向、回折方向を含み、３次元空間には無数セットの解があり、空間的制約条件には唯一の解があり、空間的制約条件は等角制約条件、即ち測定予定の逆空間ベクトルＧ_ｈｋｌの始端を通してＧ_ｈｋｌに垂直である平面を作り、当該平面と赤道面（ＸＹ平面）との交差線はＬであり、入射ビームと交差線ＬはＧ_ｈｋｌと同一平面内にあるように限定し、この時、入射角とブラッグ回折条件に合致する回折偏向角２θとの差が入射角ωと等しいことを採用し、具体的な方位は、
（１）ゴニオメーターの座標系（ＸＹＺ）で、Ｚ方向は薄膜表面の法線方向で、等角制約でＧ_ｈｋｌのＸＹ平面での射影はＹ軸の正方向と一致し、入射波ベクトルのＸ軸方向の成分はＸ軸の負の方向に沿っていること、
（２）方位角の定義について、サンプルはゴニオメーターの座標系に対して、Ｚ軸を回って時計回りに回転し、初期方位は予期配向成長方向（ｙ）とＹ軸の角度が０であるものであること、
（３）極座標図によって格子の格子ベースベクトル又は結晶面が予期配向成長方向（ｙ）に対する方位角を確定することで定義される。

二、図２に示すように、予測方位は初期オリジナルセルパラメータに基づいて計算して得られた座標化方位情報であり、入射角θ_ｉと検出角θ_ｄとを含み、両者の代数的和が偏向角２θであり、前記方位は、
１）Ｘ線（ビーム）の基板に対する入射角θ_ｉと検出角θ_ｄはいずれも０より大きくし、即ち入射ビームと出射ビームは薄膜の上方側にあり、入射角θ_ｉはω軸に対応し、検出角θ_ｄは２θ−ωに対応する条件、及び
２）条件１）に適合する結晶面では、ミラー指数が小さい結晶面を選択し、且つ入射角θ_ｉと検出角θ_ｄはビームが薄膜表面での外部全反射角よりも大きい条件を満たす。

三、予測方位が実際の測定過程での具体的な設置方法は、
１）入射角θ_ｉに従って回転ビーム入射アームの位置、即ちω軸の位置を設定し、精度を０．１゜まで切り捨てとすること、及び
２）ω軸の位置を固定し、検出アーム位置を２θ走査し、偏向角２θの範囲は（θ_ｉ、θ_ｉ＋θ_ｄ＋５^゜）を含み、ミラー指数が近い１セットの結晶面に対して、ミラー指数（ｈｋｌ）では、ｈ^２＋ｋ^２＝１とし、ω軸の位置は平均値に従って確定されることができ、検出アームの走査範囲２θは各結晶面の対応する走査範囲の和集合であることを含む。

初期オリジナルセルパラメータが近似値であり、対応する粉体材料のＸＲＤ回折実験または他の方法に従って取得されることができる。

（３）初期オリジナルセルパラメータに基づき、測定して得られた回折ピーク位置と予測値との間の差δを計算し、格子パラメータの修正と循環反復計算によって十分に小さいまで連続的にδを減少させることにより、より正確な格子パラメータ情報を得る。

予測方位は格子パラメータとミラー指数の関数であり、コンピュータプログラムによって自動的に計算を完成し、回折ピークの測定値と予測値との偏差δを計算することができ、格子パラメータを修正することによってδを連続的に減少させると同時に、より正確な格子パラメータを取得し、偏差δの計算式は以下の通りであり、

ただし、２θ^ｅは予測の偏向角度で、２θ^ｍは実測の偏向角度である。

上記得られた格子パラメータを初期値とすることができ、繰り返して測定し、検証するか又はより正確な格子パラメータデータをさらに取得するために使用する。

実施例１
ＴＩＰＳペンタセンは異なる溶媒によって引き上げで調製する配向薄膜の格子定数分析について、
ここでの初期に入力された格子パラメータは参照文献から由来し、δの値は１より大きくし、１０より小さい数字を取ることができる。
初期に（ａｂｃαβγδ）＝［７．７５７．９６１７．０２１０４．３８７．４９９．６１．８５］を入力する。
共平面制約条件の下で、計算された一連の（ｈｋｌ）の予測テスト方位データは図６に示され、ただし、ｈ^２＋ｋ^２＝１とし、ｌ＝７、８、９とし、非対称反射テスト条件に合致する結晶面指数（ミラー指数）及びその予測偏向角２θ^ｅは図７に示され、実測ｌ＝８の結晶面回折偏向角２θ^ｍは図６に示され、面外回折ピーク位置と図６での非対称回折測定に従い、循環反復計算によって連続的に最適化された格子パラメータ及びその予測ピーク位置と実測ピーク位置の偏差値は、出力結果が図７に示される。図８に示すように、上記のステップに従ってクロロホルム及びジクロロメタン溶媒に基づいて調製されたＴＩＰＳペンタセン薄膜の格子パラメータを解析できる。

実施例２
溶液法によって調製されたＣ８−ＢＴＢＴ配向薄膜の格子定数分析について、
ここでの初期に入力された格子パラメータは参照文献から由来し、δの値は１より大きくし、１０より小さい数字を取ることができる。
初期に（ａｂｃαβγδ）＝［５．９１７．８８２９．１２９０９１９０１．８５］を入力する。
Ｃ８−ＢＴＢＴ薄膜の格子パラメータ解析プロセスと出力結果は図９に示され、偏差δは、数回の循環計算後でも1より大きくし、偏差は比較的大きくて、非対称反射走査の条件に基づいて極座標図を作って薄膜の面内組織構造をさらに精密に分析し、対応する結果に基づいて測定方位を修正することにより、測定精度を向上させることができる。

本発明の方法の実施フローチャートである。共平面制約条件下での面内走査実験を示す概略図である。等角制約条件下での面内走査実験を示す概略図であり、図３において、ωと２θ−ωはそれぞれ入射Ｘ線と出射Ｘ線が交差線Ｌとなす角度である。共平面制約条件下での一連のミラー指数（ｈｋｌ）に対応するブラッグ回折方位角の予測値を示す概略図である。図４の共平面制約条件下での非対称反射テスト条件に合致する（ｈｋｌ）結晶面及びその方位角の予測値を示す概略図である。共平面制約条件下での非対称反射テスト条件に合致する（ｈｋｌ）結晶面の実測回折偏向角２θ^ｍの値を示す概略図である。循環反復計算によって連続的に最適化された格子パラメータ及びその予測ピーク位置と実測ピーク位置の偏差値を示す概略図である。異なる溶媒で調製されたＴＩＰＳペンタセン薄膜の格子パラメータの比較概略図である。Ｃ８−ＢＴＢＴ薄膜の格子パラメータ解析プロセスと出力結果を示す概略図である。

Claims

薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法であって、
まず、対称反射走査方法を用いて薄膜の面外回折ピーク位置を測定し、薄膜の面外配向特性を確認し、対称反射走査方法は、即ち２θ／θ走査方法であるステップ（１）と、
次に、初期オリジナルセルパラメータに基づき、予測方位の近くで、非対称反射走査方法を用いて結晶面が基板と傾斜角を形成する１セットの結晶面群の回折ピーク位置を取得し、非対称反射走査方法は、即ち２θ走査であるステップ（２）と、
初期オリジナルセルパラメータに基づき、測定して得られた回折ピーク位置と予測値との間の差δを計算し、格子パラメータの修正と循環反復計算によって十分に小さいまで連続的にδを減少させることにより、より正確な格子パラメータ情報を得るステップ（３）と、を含むことを特徴とする薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法。
ステップ（１）での前記薄膜は有機薄膜または無機薄膜であり、その３つのオリジナルセルベースベクトルのうちの２つは基板表面と平行であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法。
ステップ（２）での前記予測方位は入射方向、回折方向を含み、３次元空間には無数セットの解があり、空間的制約条件には唯一の解があり、空間的制約条件は共平面制約条件、即ち入射ビームと薄膜表面の法線方向（Ｚ方向）が測定予定の逆空間ベクトルＧ_ｈｋｌと同一平面内にあるように限定することを採用し、具体的な方位は、
（１）ゴニオメーターの座標系（ＸＹＺ）で、Ｚ方向は薄膜表面の法線方向で、共平面制約で入射波ベクトルとＧ_ｈｋｌのＸＹ平面での射影はいずれもＹ軸の正方向と一致していること、
（２）方位角の定義について、サンプルはゴニオメーターの座標系に対して、Ｚ軸を回って時計回りに回転し、初期方位は予期配向成長方向（ｙ）とＹ軸との角度が０であるものであること、及び
（３）極座標図によって格子の格子ベースベクトル又は結晶面の予期配向成長方向（ｙ）に対する方位角を確定することで定義されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法。
ステップ（２）での前記予測方位は入射方向、回折方向を含み、３次元空間には無数セットの解があり、空間的制約条件には唯一の解があり、空間的制約条件は等角制約条件、即ち測定予定の逆空間ベクトルＧ_ｈｋｌの始端を通してＧ_ｈｋｌに垂直である平面を作り、当該平面と赤道面（ＸＹ平面）との交差線はＬであり、入射ビームと交差線ＬはＧ_ｈｋｌと同一平面内にあることを限定し、この時、入射角とブラッグ回折条件に合致する回折偏向角２θとの差が入射角ωと等しいことを採用し、具体的な方位は、
（１）ゴニオメーターの座標系（ＸＹＺ）で、Ｚ方向は薄膜表面の法線方向で、等角制約でＧ_ｈｋｌのＸＹ平面での射影はＹ軸の正方向と一致し、入射波ベクトルのＸ軸方向での成分はＸ軸の負の方向に沿っていること、
（２）方位角の定義について、サンプルはゴニオメーターの座標系に対して、Ｚ軸を回って時計回りに回転し、初期方位は予期配向成長方向（ｙ）とＹ軸の角度が０であるものであること、及び
（３）極座標図によって格子の格子ベースベクトル又は結晶面が予期配向成長方向（ｙ）に対する方位角を確定することで定義されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法。
前記予測方位は初期オリジナルセルパラメータに基づいて計算して得られた座標化方位情報であり、入射角θ_ｉと検出角θ_ｄとを含み、両者の代数的和が偏向角２θであり、且つ前記方位は、
（１）Ｘ線の基板に対する入射角θ_ｉと検出角θ_ｄはいずれも０より大きくし、即ち入射ビームと出射ビームは薄膜の上方側にあり、入射角θ_ｉはω軸に対応し、検出角θ_ｄは２θ−ωに対応する条件、及び
（２）条件（１）を満たす結晶面では、ミラー指数が小さい結晶面を選択し、且つ入射角θ_ｉと検出角θ_ｄはビームが薄膜表面での外部全反射角よりも大きい条件を満たすことを特徴とする請求項３又は４に記載の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法。
前記予測方位が実際の測定過程での具体的な方法は、
（１）入射角θ_ｉに従って回転ビーム入射アームの位置、即ちω軸の位置を設定し、精度を０．１゜まで切り捨てとすること、
（２）ω軸の位置を固定し、検出アーム位置を２θ走査し、偏向角２θの範囲は（θ_ｉ、θ_ｉ＋θ_ｄ＋５^゜）を含み、ミラー指数が近い１セットの結晶面に対して、ミラー指数（ｈｋｌ）では、ｈ^２＋ｋ^２＝１とし、ω軸の位置は平均値に従って確定されることができ、検出アームの走査範囲２θは各結晶面の対応する走査範囲の和集合であること、を含むことを特徴とする請求項５に記載の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法。
前記初期オリジナルセルパラメータが近似値であり、対応する粉体材料のＸＲＤ回折実験に従って取得されることを特徴とする請求項５に記載の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法。
前記予測方位は格子パラメータとミラー指数の関数であり、コンピュータプログラムによって自動的に計算を完成し、回折ピークの測定値と予測値との偏差δを計算し、格子パラメータを修正することによってδを連続的に減少させると同時に、より正確な格子パラメータを取得することを特徴とする請求項５に記載の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法。
前記偏差δの計算式は以下の通りであり、
ただし、２θ^ｅは予測の偏向角度で、２θ^ｍは実測の偏向角度であることを特徴とする請求項８に記載の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法。
前記格子パラメータを初期値とすることができ、繰り返して測定し、検証するか、又はより正確な格子パラメータデータをさらに取得するために使用することを特徴とする請求項８に記載の薄膜配向結晶成長のＸ線回折インサイチューキャラクタリゼーション方法。