[发明专利]一种定量探测类钙钛矿薄膜的氧八面体旋转和电荷密度波晶格畸变的方法

权利要求书

1.一种定量探测类钙钛矿薄膜的氧八面体旋转和电荷密度波晶格畸变的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)在衬底上生长类钙钛矿氧化物ABO₃薄膜后，进行退火，获得产生氧缺陷及晶格畸变的薄膜样品；

所述薄膜样品中，形成了具有24个氧原子的超级单胞，且共有4个域，分别对应四种旋转方向，以D_j表示第j个域所对应旋转方向发生的概率；

b)利用衍射仪测量所述薄膜样品的半指数峰强度值I(H,K,L)，将所述半指数峰强度I(H,K,L)与薄膜样品的氧八面体旋转角度(α，β，γ)和晶格畸变度Δ之间建立模型；

所述建立模型的过程包括：

将测量所得的半指数峰强度值I(H,K,L)代入衍射方程(1)，确定所述薄膜样品的单胞中24个氧原子的位置；

其中，

I₀为入射光子通量；

1/sin(η)为对光束足迹校正因子；

1/sin(2θ)为对洛伦兹偏振校正因子；

D_j为域体积分数，对应第j个域所对应旋转模式发生的概率；

F_hkl为氧原子的结构因子；

所述F_hkl为式(2)所示：

其中，

f_O^2-为O^2-的形状因子，由公式(3)拟合得到；

(H,K,L)为晶面指数；

B为Debye-Waller因子；

a为赝立方晶格常数；

i为复数；

(u_n，v_n，w_n)为第n个氧原子在实空间晶格中的位置；

将所述(u_n，v_n，w_n)与薄膜样品的氧八面体旋转角度(α，β，γ)和晶格畸变度Δ之间建立模型，确定24个氧原子的位置(u_n，v_n，w_n)分别如下式a～L所示：

其中，α，β，γ分别表示沿着a，b，c轴逆时针旋转的角度，-α，-β，-γ分别表示沿着a，b，c轴顺时针旋转的角度；L为所述类钙钛矿氧化物ABO₃的晶格结构中B-O的平均键长；Δ为晶格畸变度；

c)求解：将式a～L所示的氧原子的位置代入公式(1)(2)，并将多组I(H,K,L)代入方程(1)中，使用基于遗传算法的非线性寻优算法拟合得到氧八面体旋转角度(α，β，γ)和晶格畸变度Δ；

所述多组I(H,K,L)为：通过设定不同的晶面指数(H,K,L)而得到的不同I(H,K,L)。