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

布魯克X射線部門 孟璐

高校測試樣品使用自動化方法的必要性日益凸顯。面對日益增長的樣品數量和復雜度，材料與設備的學習門檻使得傳統人工操作效率低下、易出錯，且耗費大量寶貴的人力資源與時間。自動化方法能明顯提升測試通量，大幅縮短實驗周期。更重要的是，它能嚴格標準化操作流程，大限度的減少人為誤差，確保實驗數據的精確性與可重復性，這是高水平科研的基石。自動化不僅釋放科研人員精力，使其專注于數據分析和創新思考，更能優化資源配置，提升整體科研效率與質量，是高校實驗室現代化、提升競爭力的必然選擇。

在研發和質量控制中，高效、準確、可靠地處理和分析大量測試樣品至關重要。手動操作不僅耗時耗力、效率低下，更易因人為疲勞或疏忽引入誤差，影響數據一致性和結果可靠性。自動化方法（如自動化取樣、進樣、處理和分析系統）則能明顯提升效率，實現高通量、24/7連續運行，縮短測試周期。同時，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果的準確性、可重復性。尤其在面對大批量、重復性高或時效性強的樣品測試需求時，自動化不僅是提升效率的工具，更是確保數據質量、加速產品開發與上市、降低長期成本的戰略性必要手段。

本文對布魯克XRD在薄膜方向自動化方案進行進一步解釋說明，前序介紹薄膜測試的自動化方案

一、為什么薄膜樣品表征非自動測試不可

以往薄膜樣品手動表征的痛點：

1、由于薄膜樣品本身較粉末樣品更復雜，需要專門的人員進行測試設備管理；

2、測試速度慢，逐步優化參數占據大量設備負責人員時間和精力；

3、不同樣品設備預校準及硬件配置的調整，很容易被忽視；

4、重復樣品結果分析，人為擬合參數波動變化大

薄膜樣品自動表征優勢：

1、軟件內置常見物質晶體學數據庫、測試軟件和分析軟件支持數據庫自定義，提供更多可能性；

2、規范化操作流程，避免人為引入誤差，如優化范圍選擇及峰值判斷； 

3、設備硬件配置自檢功能，避免交叉使用引起的配置變化，影響設備本征參數；

4、重復樣品結果分析，擬合參數可控

▲ 通用腳本設置示例

進階方案—分析結果批量輸出：

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

2、對重復樣品/產品/批量樣品單一數據檢測客戶，可進一步提供常見擬合參數輸出，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批量數據處理

二、薄膜樣品自動表征解決方案支持項目

目前支持薄膜測試應用類目：

1、X射線反射率自動優化及測試（XRR）

2、HR-XRD hkl=000s自動優化及測試（“絕的對”角度測試）

3、HR-XRD 對稱衍射自動優化及測試

4、HR-XRD 非對稱衍射自動優化及測試

5、GID自動優化及測試

6、IP-GID自動優化及測試

7、Wafer Mapping

8、自定義掃描

▲ 圖2 wafer樣品數據收集

▲ 圖3 Wafer樣品XRR Mapping分析結果示意圖

三、薄膜樣品自動表征解決方案支持設備配置：

硬件要求：平行光及準平行光系統，多軸樣品臺；

軟件要求：Measurement Center版本建議V8以上，低版本軟件需與技術支持部門進一步討論可行性及風險。

如果您在測試時，經常會因為以下問題迷茫無助，建議使用自動測試方案敲掉“頭的疼痛問題”：

對光順序混亂、曲線判斷原則不明、樣品表面不均一難處理，需多點優化參數、多點位/mapping校準及測試….

歡迎后臺留言討論及共同探討特殊樣品自定義測試邏輯開發。

已有布魯克XRD設備？別讓寶藏蒙塵！

致所有追求高效精確的實驗室伙伴——尤其是已配備布魯克D8 Discover自動測試模塊但還未啟用的您！

-轉載于《布魯克X射線部門》公眾號