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晶格参数、应力、应变和位错密度是薄膜材料的几个重要的物理量，x射线衍射（XRD）为此提供了便捷而无损的检测手段。分别从以上几个方面阐述了XRD技术在薄膜材料研究中的应用：介绍了采用XRD测量半导体薄膜的晶格参数；结合晶格参数的测量讨论了半导体异质结构的应变与应力；重点介绍了利用Mosaic模型分析位错密度，其中比较了几种不同的通过XRD处理Mosaic模型，且讨论了它们计算位错密度时的优劣。综合XRD技术的理论及在以上几个方面的最新研究进展，对XRD将来的发展做出了展望。