XRD（X-ray Diffraction：X線回折）とは、結晶にX線を当て、原子の規則正しい並びで特定の方向に強く反射される（回折する）X線を測ることで、結晶の構造や原子の間隔を調べる分析方法です。X線の波長は原子の間隔と同じくらい（約0.1nm）のため、結晶の中で原子の面に反射したX線どうしが強め合う角度が、原子の面の間隔によって決まります。
回折が起こる条件はブラッグの式（nλ＝2d sinθ）で表され、λはX線の波長、dは原子の面の間隔、θは入射の角度です。回折したX線の強さを角度ごとに測ると、どのような結晶がどれくらい含まれているか（結晶相）、原子の間隔（格子定数）、結晶の粒の大きさ、結晶の向きの揃い方などが分かります。
半導体では、エピタキシャル成長した膜の評価に欠かせません。高分解能XRDでは、SiGeやGaN・AlGaNなどの膜の組成と、下の結晶との格子のずれによるひずみ、結晶の乱れ（ロッキングカーブの幅）を測ります。また、X線をごく浅い角度で当てて反射の強さの振動を測るXRR（X線反射率法）では、薄い膜の厚さと密度、表面や界面の粗さを求められます。ウェハを壊さずに測れるため、研究開発から量産の管理まで使われています。
