告別薄膜手動(dòng)測試“苦海”！解鎖樣品自動(dòng)測試，提升效率與，結(jié)果更可靠！| 薄膜樣品自動(dòng)測試方案詳解（XRD）

布魯克X射線部門 孟璐

高校測試樣品使用自動(dòng)化方法的必要性日益凸顯。面對(duì)日益增長的樣品數(shù)量和復(fù)雜度，材料與設(shè)備的學(xué)習(xí)門檻使得傳統(tǒng)人工操作效率低下、易出錯(cuò)，且耗費(fèi)大量寶貴的人力資源與時(shí)間。自動(dòng)化方法能明顯提升測試通量，大幅縮短實(shí)驗(yàn)周期。更重要的是，它能嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)化操作流程，大限度的減少人為誤差，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性與可重復(fù)性，這是高水平科研的基石。自動(dòng)化不僅釋放科研人員精力，使其專注于數(shù)據(jù)分析和創(chuàng)新思考，更能優(yōu)化資源配置，提升整體科研效率與質(zhì)量，是高校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)代化、提升競爭力的必然選擇。

在研發(fā)和質(zhì)量控制中，高效、準(zhǔn)確、可靠地處理和分析大量測試樣品至關(guān)重要。手動(dòng)操作不僅耗時(shí)耗力、效率低下，更易因人為疲勞或疏忽引入誤差，影響數(shù)據(jù)一致性和結(jié)果可靠性。自動(dòng)化方法（如自動(dòng)化取樣、進(jìn)樣、處理和分析系統(tǒng)）則能明顯提升效率，實(shí)現(xiàn)高通量、24/7連續(xù)運(yùn)行，縮短測試周期。同時(shí)，其高度程序化和精確控制能大程度的減少人為變量，保證操作的一致性和結(jié)果的準(zhǔn)確性、可重復(fù)性。尤其在面對(duì)大批量、重復(fù)性高或時(shí)效性強(qiáng)的樣品測試需求時(shí)，自動(dòng)化不僅是提升效率的工具，更是確保數(shù)據(jù)質(zhì)量、加速產(chǎn)品開發(fā)與上市、降低長期成本的戰(zhàn)略性必要手段。

本文對(duì)布魯克XRD在薄膜方向自動(dòng)化方案進(jìn)行進(jìn)一步解釋說明，前序介紹薄膜測試的自動(dòng)化方案

一、為什么薄膜樣品表征非自動(dòng)測試不可

以往薄膜樣品手動(dòng)表征的痛點(diǎn)：

1、由于薄膜樣品本身較粉末樣品更復(fù)雜，需要專門的人員進(jìn)行測試設(shè)備管理；

2、測試速度慢，逐步優(yōu)化參數(shù)占據(jù)大量設(shè)備負(fù)責(zé)人員時(shí)間和精力；

3、不同樣品設(shè)備預(yù)校準(zhǔn)及硬件配置的調(diào)整，很容易被忽視；

4、重復(fù)樣品結(jié)果分析，人為擬合參數(shù)波動(dòng)變化大

薄膜樣品自動(dòng)表征優(yōu)勢(shì)：

1、軟件內(nèi)置常見物質(zhì)晶體學(xué)數(shù)據(jù)庫、測試軟件和分析軟件支持?jǐn)?shù)據(jù)庫自定義，提供更多可能性；

2、規(guī)范化操作流程，避免人為引入誤差，如優(yōu)化范圍選擇及峰值判斷； 

3、設(shè)備硬件配置自檢功能，避免交叉使用引起的配置變化，影響設(shè)備本征參數(shù)；

4、重復(fù)樣品結(jié)果分析，擬合參數(shù)可控

▲ 通用腳本設(shè)置示例

進(jìn)階方案—分析結(jié)果批量輸出：

1、分析過程支持自定義SOP建立，只需一次設(shè)置，未來可直接調(diào)用程序（需新版軟件）

2、對(duì)重復(fù)樣品/產(chǎn)品/批量樣品單一數(shù)據(jù)檢測客戶，可進(jìn)一步提供常見擬合參數(shù)輸出，支持excel等常見輸出格式（如GaN、GaAs等材料體系薄膜厚度、摻雜濃度、失配等）

▲ 圖1 原位XRR批量數(shù)據(jù)處理

二、薄膜樣品自動(dòng)表征解決方案支持項(xiàng)目

目前支持薄膜測試應(yīng)用類目：

1、X射線反射率自動(dòng)優(yōu)化及測試（XRR）

2、HR-XRD hkl=000s自動(dòng)優(yōu)化及測試（“絕的對(duì)”角度測試）

3、HR-XRD 對(duì)稱衍射自動(dòng)優(yōu)化及測試

4、HR-XRD 非對(duì)稱衍射自動(dòng)優(yōu)化及測試

5、GID自動(dòng)優(yōu)化及測試

6、IP-GID自動(dòng)優(yōu)化及測試

7、Wafer Mapping

8、自定義掃描

▲ 圖2 wafer樣品數(shù)據(jù)收集

▲ 圖3 Wafer樣品XRR Mapping分析結(jié)果示意圖

三、薄膜樣品自動(dòng)表征解決方案支持設(shè)備配置：

硬件要求：平行光及準(zhǔn)平行光系統(tǒng)，多軸樣品臺(tái)；

軟件要求：Measurement Center版本建議V8以上，低版本軟件需與技術(shù)支持部門進(jìn)一步討論可行性及風(fēng)險(xiǎn)。

如果您在測試時(shí)，經(jīng)常會(huì)因?yàn)橐韵聠栴}迷茫無助，建議使用自動(dòng)測試方案敲掉“頭的疼痛問題”：

對(duì)光順序混亂、曲線判斷原則不明、樣品表面不均一難處理，需多點(diǎn)優(yōu)化參數(shù)、多點(diǎn)位/mapping校準(zhǔn)及測試….

歡迎后臺(tái)留言討論及共同探討特殊樣品自定義測試邏輯開發(fā)。

已有布魯克XRD設(shè)備？別讓寶藏蒙塵！

致所有追求高效精確的實(shí)驗(yàn)室伙伴——尤其是已配備布魯克D8 Discover自動(dòng)測試模塊但還未啟用的您！

-轉(zhuǎn)載于《布魯克X射線部門》公眾號(hào)