X射线衍射（XRD）测金刚石晶体质量评估指标与方法

　　X射线衍射(XRD)是评估金刚石晶体质量的无损检测技术，主要通过分析衍射峰的展宽、位置和强度来定量表征晶体的完整性、缺陷密度和应力状态。

　　评估指标与方法

　　评估金刚石晶体质量时，XRD主要关注以下几个关键指标：

　　摇摆曲线半高宽 (FWHM)

　　这是衡量单晶金刚石结晶质量直观、常用的指标。通过高分辨率X射线衍射(HRXRD)获取特定晶面(如(004)、(311))的摇摆曲线，其半高宽越窄，表明晶体内部的位错密度越低，晶格畸变越小，晶体质量越高。例如，世界领先水平的异质外延单晶金刚石，其(004)和(311)晶面的摇摆曲线半高宽可分别小于91角秒和111角秒。

　　积分峰宽 (Integral Breadth)

　　相比传统的半高宽，积分峰宽能更全面地反映衍射峰的展宽特征，尤其在评估含有复杂缺陷的晶体时，能更准确地计算位错密度。结合马赛克块模型(Mosaic Block Model)进行理论分析，可以实现对位错密度的精确定量。

　　残余应力分析

　　金刚石薄膜或晶体中的残余应力会影响其性能和可靠性。XRD可通过测量不同入射角(ψ角)下衍射峰的位置偏移，利用sin²ψ法来计算薄膜中的残余应力大小和类型(拉应力或压应力)。

　　物相纯度与晶型

　　XRD图谱中的特征峰可用于鉴定金刚石相的纯度。立方金刚石具有(111)、(220)、(311)等特征衍射峰。通过分析这些峰的强度和是否存在石墨相(如(002)峰)或其他碳同素异形体的杂峰，可以判断金刚石晶体的物相纯度。

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