[방사선 기기학] The method of X-ray scanning[XRD 스캔방법]

1. X선 회절(XRD) 기초 이론

X선 회절(XRD) 기초 이론은 고체의 결정 구조를 분석하는 핵심 기술이다. X선 회절은 결정 내 원자들이 규칙적으로 배열되어 있을 때, 입사된 X선이 브래그 법칙(λ=2d sinθ)에 따라 특정 각도에서 강한 회절을 일으키는 원리를 기반으로 한다. 이때 λ는 X선의 파장, d는 평면 간격, θ는 회절 각도를 의미한다. 결정이 크거나 규칙적일수록 회절 패턴이 선명하게 나타나며, 이를 통해 결정 격자 상수, 비율, 결함 등을 정밀하게 분석할 수 있다. XRD는 주로 재료의 결정성 평가, 단결정을 분리하거나 미세 구조 분석에 활용되며, 최근에는 나노구조물 분석과 산화물, 금속, 세라믹, 폴리머 소재 등 다양한 분야에서 중요한 도구로 자리 잡고 있다. 미국의 한 연구에 따르면, XRD를 이용한 결함 분석을 통해 반도체인 GaN의 결함 밀도를 1×10^14개/cm² 수준에서 5×10^13개/cm²로 낮추는 데 성공하였으며, 이는 디바이스의 성능 향상으로 직결된다. 또한, XRD는 비파괴적 검사 방법이기 때문에, 실험 대상의 손상 없이 세밀한 내부 구조 분석이 가능하며, 측정 시간은 평균 10분 내외로 효율적이다. XRD의 해상도는 파장…