Способ исследования структурного совершенства монокристаллов Советский патент 1988 года по МПК G01N23/20 

10

Изобретение относится к рентгено- структурному анализу материалов и может быть использовано при исследовании структурных дефектов в монокристаллах.

Цель изобретения - повышение чувствительности анализа благодаря надежному выявлению диффузного максимума,

: На фиг. 1-3 показаны варианты хода 4учей и взаимного расположения крис- аллов в трехкристальном спектромет- ТКС и соответствующие им трехкрис- альные спектры для идеальных (без- j Дефектных) кристаллов; на фиг. 4 - Изменение спектров дпя образца крем- , подвергнутого имплантации иона- bjiH бора (в зависимости от варианта з|:ода лучей в ТКС); на фиг. 5 - то же, 20 Для образца кремния, содержащего рос- фовые дефекты

; Сущность предлагаемого способа по- } сняется фиг. 1-3. Справа показаны ; 1: Лавые спектры для идеального моно- 25 1(:ристалла кремния (СиК, - излучение, фтражение (400), слева - схемы ,взаим- фого расположения кристаллов). В слу- ае симметричных отражений .(Фиг. 1) Наблюдается два равных по интенсив- ости максимума: псевдопик и главный Лик, расположенные соответственно на расстояниях 9 oi и 9 2ui, где - угол поворота исследуемого кристалла Ьт положения, отвечающего максималь- Йой величине отраженной интенсивнос- к (0 10 угл. с). Полуширина этих iiHKOB равна л Q„2 4,5 угл.с. при тео- етическом значении полуширины собственной кривой симметричного отражения - - 2/Xrh /

30

35

40

400) &0

иг

lirTe: 3,3 угл.с.

$о втором случае с асимметричньм мо- Нохроматором (параметр асимметрии 54) (фиг, 2) расходимость падающей на образец плоской волны составляет 0,45 угл.с., т.е. примерно в 7,35 раз меньше дб, при этом происходит резкое уменьшение интенсивности псевдопика (примерно в b 54 раза), а интенсивность главного пика сохраняется, т.е. полуширина обоих когерентных пиков по порядку величин равна полуширине кривой качания симметричного отражения (400) от анализатора. Дальнейшее увеличение чувствительности способа к структурным дефектам достигается, если использовать асимметрично отражающий

анализатор (фиг. 3), поскольку при этом полуширина главного пика уменьшается в . Это хорошо видно на спектре, показанном на фиг. 3, где внизу полуширина главного пика

0

0

5

0

5

0

5

0

5

составляет &Q.

1

Мг « Возможность реализации предлагаемого способа и достижения положительного эффекта подтверждается следующим примером. Исследовались кристаллы кремния ориентации (100). В образцах первого типа дефекты создавали с помощью имплантации ионами бора с энергией ШО экВ с дозой 10 I/CM и последующим отжигом при 1000°С. Образец второго типа содержал равномерно распределенные По объему дефекты, образованные в процессе роста. Использовалось СиК -излучение от рентгеновской трубки БСВ-22, отражение (400) с брэгговским углом 0 34,5. В первом эксперименте коллимация и монохроматизация рентгеновского пучка осуществлялась с помощью симметричного кристалла-монохроматора. Съемка трехкристального спектра осуществлялась с помощью пошагового поворота симметричного кристалла-анализатора. Полученные спектры (фиг.4а и фиг.5а); содержат интенсивные псевдопик и главный пик, наложенные на диффузный максимум. Во втором эксперименте пучок от рентгеновской трубки направлялся под углом 1 к поверхности кристалл-монохроматора (параметр асимметрии Ь 54), а съемка спектра осуществлялась с помощью симметричного кристалла-анализатора. Полученные спектры (фиг. 4б и фиг. 56) не содержат интенсивного псевдопика, что позволяет более надежно выделить диффузный максимум. В третьем эксперименте отраженный от исследуемого кристалла пучок направлялся под углом 68 к поверхности кристалл-анализатора (параметр асимметрии Ъ 54). Полученный в последнем случае спектр представлен на графиках (фиг. 4в.и фиг. 5в). Видно, что благодаря сужению угловой области главного пика наиболее надежно вьщеляется диффузный максимум, интегральная интенсивность которого характеризует степень нарушений исследуемой области кристалла. Анализ полученных спектров позволил определить относительную величину объема дефектной области исследуемого кристалла, которая составила 65% и 88% для образца первого ственно.

и второго типа соответ Формула изобретени

Способ исследования структурного совершенства.монокристаллов, заключающийся в том, что рентгеновский пучок от источника направляют на кристалл-монохроматор, установленны под брэгговским углом в 6g , отраженный от первого кристалла пучок направляют на исследуемый образец, повернутый на заданный угол от его полржения, соответствующего максимуму интенсивности дифрагированного им излучения, отраженный от второго кристалла пучок направляют на кристалл-анализатор под углом, близким к углу Брэгга 0g , и путем поворота

кристалла-анализатора получают трех- кристальный спектр, включающий взаимно наложенные главный пик, псевдопик и диффузный максимум,о т л и ч а ю - щ и и с я тем, чти, с целью повьше- НИН чувствительности к структурным дефектам благодаря надежному выявлению диффузного максимума, устраняют интенсивный псевдопик, направляя первичный пучок на кристалл-монохроматор под углом к его поверхности,меньшим Sg , сужают угловую область главного пика, направляя отраженный от исследуемого образца пучок на кристалл-анализатор под углом к его поверхности, большим 0g , и измеряют интегральную интенсивность диффузного максимума, из которой находят относительную величину объема дефектной области исследуемого кристалла.

Изобретение относится к области рентгеноструктурного анализа и может использоваться при исследовании .-. структурных дефектов монокристаллов. Цель изобретения - повьшение чувствительности анализа благодаря надежному выделению диффузного максимума. Способ осуществляется следующим образом.Первичный рентгеновский пучок направляют на кристалл-монохроматор под углом к его поверхности, меньшим брэгговско- го угла 9g , монохроматизирсвайный пучок направляют на второй кристалл - исследуемый образец, повернутый на заданньш угол от его положения, соответствующего максимуму интенсивности дифрагированного им излучения, отраженный от исследуемого образца пучок направляют на кристалл-анализатор под углом к его поверхности, большим б, выделяют диффузный максимум и измеряют его интегральную интенсивность,из которой находят относительную величину дефектной области исследуемого кристалла. 5 ил. i (/

f

i

о

:i

4

в фиг.

..

в. Г .«т .«

Фиг. 2

Фиг,д

о

Риг.

Фиг. 5