XRD软件应用技巧 | AMASS材料数据库的扩展（一）

在AMASS软件中，可以通过菜单Sample - Edit Material Data打开并修改材料数据库，所打开的对话框中有5个不同的标签页，包含5类不同的材料信息，都可以自定义修改或添加。

在本标签页中，可以修改或添加单纯的元素半导体或化合物半导体材料。除了相对传统的金刚石（Diamond）结构元素半导体、纤锌矿（Wurtzite）结构、闪锌矿（ZincBlende）结构化合物半导体和蓝宝石（Sapphire）外，软件也支持立方相钙钛矿（CubicPerovskite）、四方相钙钛矿（TetragonalPerovskite）、氧化镓、石榴石（Garnet）、4H/6H相碳化硅等多种结构的晶体材料；另外还有一类DensityOnly数据主要供反射率曲线的模拟和拟合使用。

图1  Edit Material Data对话框

如需引入更多的晶体结构类型，可以点击Add structure type按钮，并在打开的Edit Structure Type对话框（见图2）中输入结构名称，所属的晶系，该结构由几种元素组成，晶胞中有几个原子位置及各位置的坐标。

图2 Edit Structure Type对话框中添加结构类型

如果要添加新的材料，比如闪锌矿结构III-V族化合物半导体发展到铋化物了，想要往库里增加GaBi、InBi的信息，可以选中ZincBlende节点，然后点击Add material按钮，并在打开的Insert Material Data对话框（见图3，注：图中数值无参考意义，仅作示例）中输入通过文献查询到的相应材料的信息（如果查不到刚度系数Stiffness Tensors，可以先全保留为0）；而如果要添加的材料信息仅用于反射率曲线的模拟拟合，可以选中DensityOnly节点，点击Add material按钮，此时打开的Insert Material Data对话框（见图4）里只需要输入材料密度的信息。

图3   Insert Material Data对话框中添加半导体材料信息

图4   Insert Material Data对话框中添加反射率所需密度信息

除上述方式添加结构和材料外，还可以用Import from CIF file按钮直接导入结构和材料，点击该按钮后，找到CIF文件打开，将会打开Import From CIF File对话框（见图5）；在Name框中输入材料名称（一般可输入化学式）；如果是已有结构的材料，则在Structure name下拉列表中直接选择相应结构，否则可以在该框中手动输入新结构的名称。点击OK按钮后即可导入结构原子位置和材料的晶格常数等信息；如要输入更多信息（如泊松比、德拜-沃勒因子即温度因子等）需再在列表中双击该材料，在打开的Edit Material Data对话框（与图3中的Insert Material Data对话框相同）中输入。

图5  Import From CIF File对话框中通过CIF文件导入结构和材料

在本标签页中可以添加合金/固溶体半导体材料或晶相混合物。列表里已经列出了一些常见的合金/固溶体半导体，配位数中带有未知数x、y，用于模拟或拟合时组分参数的调整。

例如现在要研究闪锌矿结构III-V族固溶体半导体In(As,Bi)材料，要用AMASS软件来对该材料的高分辨摇摆曲线数据进行分析，那首先必须确保在Material Data标签页中已经有了闪锌矿结构InAs和InBi的信息，否则无法在本标签页里构建该固溶体半导体材料。点击Add semiconductor alloy按钮；在打开的Semiconductor Alloy Editor对话框（见图7）中，Structure下拉列表（仅限金刚石、纤锌矿、闪锌矿结构）中选择ZincBlende，Basic formula下拉列表将列出该结构下常见的三元或四元化学式形式，选择A B(x)C(1-x)，然后在Elements的A、B、C里分别选择In、As和Bi（如果Material Data标签页的ZincBlende结构下没有InBi材料，C的下拉列表中不会有Bi）元素，点击OK按钮即添加完成。

图6  Alloys/Mixtures标签页

图7  Semiconductor Alloy Editor对话框中添加合金/固溶体半导体

Add general alloy/mixture按钮则用于构造常规的晶相合金或混合物，点击之后在打开的General Alloy/Mixture Editor对话框中，一样先在Structure下拉列表（可选Material Data标签页中列出的所有结构类型）中选择相应的结构，然后在Basic formula下拉列表中选择二元、三元或四元的混合形式，最后在Materials行中的A、B、C、D里选择所选结构的材料。注意，在Semiconductor Alloy Editor对话框中A、B、C、D代表的是元素，而在General Alloy/Mixture Editor对话框中代表的是材料。另外，AMASS中只允许构建同一结构类型下不同材料的混合，如果是不同结构的材料的混合，只有Structure选择DensityOnly才可以，见图9。

图8  General Alloy/Mixture Editor对话框中添加晶相合金/混合物

图9  General Alloy/Mixture Editor对话框中DensityOnly可选不同结构材料

图10  本章节中Alloys/Mixtures标签页添加的固溶体半导体/混合物

在对软件的材料数据库进行改动后，点击Edit Material Data主对话框的OK按钮后，软件会提醒是否要保存，点Yes确认保存后，要求指定保存路径（软件的默认数据库的路径为C:\Users\[用户名]\Documents\PANalytical\AMASS\standard.amatxl），可以覆盖原始文件，也可以重新命个名保存。

软件启动时，默认启用最近打开或保存的那个数据库文件，如果要改用另外的数据库文件，可以通过菜单Sample - Open Material Data打开并使用该数据库文件。

由于篇幅所限，Wavelength Data标签页、Element Data标签页、Vegard‘s Law Deviation标签页的自定义内容将在下期推文中介绍，敬请关注！