反射式高能电子衍射仪（Reflection High-Energy Electron Diffraction ）是MBE系统中最重要的原位分析和监控仪器，在表面重构、表面相以及晶体生长细节研究中发挥重要作用，有MBE“眼睛”之称。主要由高能电子衍射枪和荧光屏构成。电子枪和荧光屏分别处在样品的两侧，在样品前方留下很大的空间，实实时监控成为可能。工作时，高能电子枪发射10－20KV的电子束以下于5度的掠射角入射到样品表面发生衍射。高能电子的能量虽高，既有很强的穿透能力，但由于是掠入射，高能电子仅作用于表面2－3个原子层，使得RHEED具有很高的表面灵敏度。另一方面，在这种散射装置中，被散射的电子相对较少，而反射电子信号很强，这样就能够从荧光屏上得到很强的RHEED图案，从而得出样品的表面信息。主要是表面的结构和平整度，如台阶、小岛、凸线、微滴表面脱附、表面生长动力学及有关衬底清洁程度和合适的生长条件等信息；同时RD（Reflectance-difference）与RHEED互为补充给出有关表现再构的信息。分析表面以下5微米深度内的状况（化学组分、杂质污染）及50埃深度以内的重掺杂分布使用俄歇分析仪（AES）。二次离子质谱（SIMS）侧重表面分析（分辨率大于100微米）和纵向分布（分辨率在50埃左右）。另外，进行表面形貌分析的还有扫描反射电子显微仪、二次电子显微仪等。
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