胡 泊 孙祖尧 崔凤全

(上海海事大学文理学院物理教研室，上海 201306)

工科院校开设的大学物理，多为基础课和通识课，其目的是为了让学生了解掌握物理基本知识，为以后专业知识的学习打下基础。为了更好地拓展学生的视野和丰富教学思路，很多人提出了各种新方法[1-4]。有人提出“以科研促进教学，以教学带动科研” 的教学思路[5]，把教学与当前学科的最新科学技术研究进展联系起来，让大学物理基础性知识和正在进行的对未知探求的前沿科学融会贯通使学生对科技产生兴趣，从而体会到大学物理基础学科的重要性。本文将从基础光学衍射光栅出发逐渐深入探究超薄晶体薄膜测量技术，分析其衍射原理，重点介绍电子衍射和X射线衍射为何是镜面反射式衍射，并列举说明科研中X射线常见的缺级以及电子衍射斑点图像解析，以方便大学教师为工科学生在大学物理学习的基础上扩展讲授前沿的纳米科技探测手段。

1 纳米测量技术原理

随着电子技术的发展，电子器件开始朝着小型化、微型化发展。纳米电子器件一般在单晶基片上生长多种纳米薄膜，然后利用各种刻蚀技术处理成尺寸为纳米量级的器件。纳米薄膜的生长质量与结构严重影响着纳米器件的功能，探究晶体的结构和外延薄膜的质量就很重要。对于纳米晶体和薄膜来说它们都是由原子的规则排列组成，如图1所示。晶格原子规则排列类似于光栅常数较小的三维立体光栅，我们可以通过衍射的方法来探究晶格原子间距以及周期性特点。……