Способ измерения параметров решетки монокристаллов и устройство для его реализации

Способ измерения параметров решетки монокристаллов и устройство для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е иц 584234

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.08.75 (21) 2395801/18-25 с присоединением заявки № (51) M Кл г 6 01N23!20

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 15.12.77. Бюллетень № 46 (53) УДК 621.386(088.8) (45) Дата опубликования описания 02.12.77 (72) Авторы изобретения

В. Е. Батурин, P. М. Имамов, М. В. Ковальчук, Э. К. Ковьев, В. Е. Палапис, С. А. Семилетов и Ю. H. Шилин

Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова, Специальное конструкторское бюро Института кристаллографии им. А. В. Шубникова и Научно-исследовательский институт «Сапфир» (71) Заявители (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕШЕТКИ

МОНОКРИСТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к методам структурного анализа твердых тел.

Известен способ исследования кристаллов, заключающийся в том, что на исследуемый кристалл направляют пучок ре нтгеновских лучей, регист ри руют дифраги рованное рентгено ьокое излучение и флуоресцентное излучение кристалла.

Также известен способ исследования монокристаллов, заключающийся в том, что ре- 10 гистрируют распределение излучения исследуемого монокристалла, в частности электронной эмиссии, в условиях брегговской дифракции первичного рентгеновского пучка.

Указанные способы не позволяют измерять 15 параметры решетки монокристаллов с глубин, определяемых характерной глубиной выхода вторичного излучения монокристалла.

Ближайшим техническим решением является способ эталонного измерения параметров 20 решетки монокристаллов, заключающийся в том, что на исследуемый участок монокристалла направляют ие менее двух пучков моиохроматического рентгеновского излучения от эталонного монокристалла, производят Ilo 25 ворот исследуемого кристалла между положениями, в которых имеет место дифракция рентгеновских лучей, измеряют угол поворота между указанными положениями и определяют искомую величину по углу поворота и известному параметру решетки эталонного монокристалла.

Недостатком известного способа является недостаточно малая толщина слоя, которому соответствует измеряемый параметр.

11ель изобретения заключается в том, чтобы уменьшить толщину исследуемого поверхностного слоя.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что регистрируют угловое распределение вторичного излучения от исследуемого монокристалла, измеряют угол между положениями аномального изменения интенсивности вторичного излучения и по измеренному углу судят о величине параметра решетки исследуемого монокристалла.

Устройство для реализации способа содержит вакуумную камеру, два источника рентгеновского излучения, установленные с возможностью поворота относительно камеры, эталонный моиокриcTaлл с про резью, п о1воротиый держатель исследуемого монокристалла, детектор вторичного излучения исследуемого монокристалла, расположенный за прорезью в эталонном монокристалле напротив держателя исследуемого монокристалла.

584234

11я черте)кс показан вариянт псялпзяции изобретения на двухкристяльном спектромстре, Рентгеновские лучи от источника излучения

1 ограничиваются по расходимости колиматором и падают под углом дифракции v для выбранной системы кристаллографических плоскостей на эталонный кристалл 2. От второго источника 3 рентгеновские лучи также попадают на эталонный кристалл. Отраженные лучи с углом раствора 2v фокусируются на исследуемый монокристалл 4 (например,;на эпитаксиальную пленку), угол дифракции которого v" не равен углу дифракции эталонного кристалла vs Avв . Врае щение исследуемого кристалла вокруг вертикальной оси приводит к последовательному отражению лучей 1 и II. Через прорези 5 в эталонном монокристалле можно пропустить вторичные кванты и фотоэлектроны, возбуждаемые в исследуемом кристалле, в регистрирующую систему 6 (вторично-электронный умножитель, электронный спектрометр, рентгеновский датчик). Вся система находится в вакуумной камере (не показана) и источники излучения 1 и 3 установлены поворотно относительно нее.

Поскольку процесс поглощения рентгеновских лучей атомами зависит от интенсивности волнового поля в точке расположения атома, угловое распределение интенсивности вторичных эффектов (фотоэмиссии электронов и флуоресцентного излучения) в кристалле в условиях дифр акции имеет специфическую форму. Эта форма в случае Брэгг-дифракции определяется изменением интенсивности волновых полей в соответствии с динамической теорией рассеяния. Угловое положение аномального изменения интенсивности вторичных эффектов определяется углом дифракции рентгеновских лучей и всегда может быть найдено из их углового распределения. Однако глубина выхода вторичных квантов и фотоэлектронов значительно отличается от глубины формирования дифракционного максимума. Поэтому угол дифракции в этом случае будет соответствовать параметру решетки в тонком слое кристалла, равном глубине выхода вторичного излучения. Налрнмер, для еpсм))и)! экст)I))к)I)loll))яя дл))))я pя)Зня L!

= 1,7 мкм, Я глубина ныхода фото-)JIPIITpoHo)3 прн воз)>уждсш)и Нх С)! !,„-излучением со5 ставляет 0,5 мкм, ОЖЕ-элект)роднов — 0,03 мкм, Регистрируя угловой сдвиг распределения интенсивностей вторичных эффектов в соответствии с вышеизложенным способом можно однозначно с достаточно высокой точ10 постыл (0,1 угл. сек.) определить изменение угла дифракции относительно его эталонного значения. Экспериментально получаемое значение позволяет по закону Брэгга рассчитать величину ЛЯ/Q. Удаляя слой соответствую15 щей толщины (с поверхности кристалла) и проводя измерение ЛЯ/Q в каждом последующем слое, можно построить график распределения изменения параметра решетки по глубине исследуемого объекта.

Формула изобретения

1. Способ изме!резания параметров решетки монокристаллов, заключающийся в то м, что на исследуемый участок моноиристалла на25 правляют не менее двух пучков м!о!нохроматического рентгеновского излучения от эталонного мо нокристалла, п роизводят поворот исследуемого кристалла между положениями, в которых имеет место диф)ракция ре нтгеновЗ0 ских лучей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения толщины исследуемого поверх)новостного слоя, регистрируют угловое распределениеис вто ри1)ного излучсния от Исследуемого монокристалла, измеряют угол мс>к35 ду положен)ия)ми аномального изменения HIIIтенсивности втори ))ного излучения и по из мере))ному углу судят о величине лараметра,ре)пстки исследуемого мо нокристалла.

2. Устройство для реализации способа по и, 40 1, отличающееся тем, что оно содержит вакуумную камеру, два источника рентгеновского излучения, установленные с возможностью поворота относительно камеры, эталонный монокристалл с прорезью, поворотный держатель исследуемого монокристалла, детектор вторичного излучения исследуемого монокристалла, расположенный за прорезью в эталонном монокристалле напротив держателя исследуемого монокристалла.

584234 Роп омел

Составитель К. Кононов

Техред И. Михайлова

Редактор И. Шубина

Корректор Е. Хмелева

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 2623/11 Изд. № 875 Тираж 1109 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5