Способ определения полярности кристаллических структур Советский патент 1988 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к электронной технике, преимущественно к элект- ронно-зондовому анализу материалов, и может быть использовано при контро- ле структуры монокристаллических веществ .

Целью изобретения является расширение круга объектов и повышение производительности способа.

На фиг.1 приведена схема устройства для осуществления .предлагаемого способа; на фиг.2 - кривые зависимости тока неупруго отраженных электронов от угла падения первичного пучка на полярньй монокристалл.

Предлагаемый способ основан на явлении асимметрии ориентационной зави- симости интенсивности потока вторичных электронов в случае полярных кристаллов, которое заключается в неравенстве интенсивностей этого потока для положительного и отрицательного брэгговских углов дифракции первичного пучка электронов на плоскостях, перпендикулярных полярной оси. При этом эфЛект асимметрии наблюдается как для возбужденных в кристалле вторичных электронов, так и для упруго и неупруго отраженных электронов зондирующего пучка. Энергия первичных электронов не является критичной и может составлять единицы-десятки килоэлектронвольт. Варьирование энергии в указанных пределах позволяет изме-. нять глубину зондирования объекта в диапазоне единицы-десятки нанометров.

Устройство для определения поляр- ности кристаллов включает вакуумную камеру 1, электронную пушку 2, исследуемый объект 3, коллектор 4 вторичных электронов 5, магнитную отклоняющую систему 6 с блоком 7 питания, блок 8 измерения токов и регистрирующее устройство 9. Отклоняющая система 6 позволяет изменять угол падения 9 луча на образец (траектории 10 и 11), а также перемещать луч по по- верхности.

Пример. Экспериментальное определение ориентации монокристалла гексагонального карбида кремния, в

0

5

0

30

35

40 45 50

котором полярной осью является кристаллографическое направление ;0001.

Поверхность образца ориентируют по плоскости (10ТО), качение элект- ронного луча производят в плоскости (1120), проходящей через полярную ось, измеряемым сигналом служит ток 1 неупруго отраженных от кристалла электронов.

. Приведенные на фиг.2 зависимости I,j(6)(12 и 13) получены при энергии луча 10 кэВ и соответствуют двум положениям кристалла, отличакнцимся поворотом на 180° вокруг нормали к поверхности. Для кривой 12 значения 6 О соответствуют отклонению пучка от нормали в сторону кремниевой грани кристалла, а - в сторону углеродной. Кривые 12(0) асимметричны отно сительно , причем при отклонении луча в направлении кремниевой грани минимум на зависимости 1(0) получается менее глубоким, чем при отклонении в противоположном направлении. Это различие позволяет определять ориентацию полярной оси и идентифицировать полярные грани кристаллов.

Формула изобре.тения

Способ определения полярности крлсталлических структур, заключающийся в том, что поток зондирующего излучения, направляют на объект под углом дифракции этого излучения на :кристаллографических плоскостях, перпендикулярных полярной оси, о т- личающийся тем, что, с целью расширения круга объектов и по- вьш1ения производительности способа, производят сканирование пучка электронов по углу падения б в пределах не менее +20 , где 0g-. угол Брэгга регистрируют поток эмиттированных из объекта электронов и полярность структуры определяют по различию распределения интенсивностей этого потока в интервалах углов -2 0 j « 0 :-0g и , при этом грань, состоящую из более тяжелых атомов, определяют по большему значению интенсивности в минимуме кривой распределения .

Изобретение относится к области электронной техники, преимущественно к электронно-зондовому анализу материалов, и может быть использовано при контроле структуры монокристаллических веществ. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей определения полярности не- центросимметричных кристаллов благодаря осуществлению локального анализа, в том числе образцов на подложках. Сущность способа состоит в том, что на поверхность ориентированного образца направляют электронный луч последовательно изменяя угол падения пучка в пределах не менее t20g, где 9g- брегговский угол отражения для выбранной отрая.ающей плоскости и . энергии используемого электронного пучка. Одновременно регистрируют поток эмиттируемых из объекта электронов. Полученное распределение интенсивности имеет два минимума вблизи ± бц, в которых значения интенсивности различны, что позволяет установить полярность кристалла. 2 ил. (С (Л 00 4 О 05

S