Способ исследования совершенства структуры монокристаллов Советский патент 1976 года по МПК G01N23/20 G01N23/22 

Описание патента на изобретение SU534677A1

как угловая область отражения рентгеновских лучей для большинства кристаллов составляет несколько угловых секунд. Недостатками известных методов являются малое линейное разрешение изображения дефектов в рентгеновской типографии (1 -г 10 мк) и невозможность проведения локального анализа в рентгеновской дифрактометрии из-за малых размеров дефектов по сравнению с освещаемой областью, в силу чего чувствительность г .тодов при малых значениях концентрации дефектов резко ограничена. Например, дислокации роста в кристаллах можно выявить в случае Брэгг-дифракции при плотности Ю 10 см в случае Лауэ-дифракции и аномал ного прохождения рентгеновских лучей - при плотности 10 см . Кроме того, к недостаткам рентгенодифракционных методов относится получение информации в относительно большой толшине кристалла (больше десятка микрон). Исследования приповерхностных сло ев толщиной несколько сот ангстрем известными методами не представляются возможны ми. Цель изобретения заключается в том, что бы обеспечить исследование поверхностных слоев кристалла и улучшить линейное разрешение изображения. Согласно изобретению, поставленная цель достигается тем, что регистрируют пространственное распределение интенсивности электронов внешней фотоэмиссии, вылетающих из кристалла под действием падающих на кристалл рентгеновских лучей в условиях Брэггдифракции, и увеличивают полученное распределение. Способ поясняется чертежом. Рентгеновские лучи от источника излучения 1 ограничиваются по расходимости колли матором 2 и кристалл-монохроматором 3 и падают под углом дифракции V g для выбранной системы кристаллографических плоскостей на исследуемый кристалл 4. Кристалл располагается в положении Брэгг-дифракции. Дифрагированные им лучи регистрируются счетчиком излучения 5. Часть рентгеновского излучения, поглощенная кристаллом, вызы вает фотоэмиссию электронов, которые выходят из кристалла с определенной кинетической энергией. Процесс поглощения рентгеновского кванта энергией 1l -д- ( li - постоянная Планка, с - скорость света, Л - длина волны падающего излучения) носит локальный ха- рактер. Образовавшиеся фотоэлектроны, распространяющиеся по поверхности кристалла, по мере своего движения взаимодействуют с электронами атомов решетки кристалла. В результате неупругого рассеяния часть элект ронов полностью теряет свою кинетическую энергию и поглощается. Покидают кристалл только электроны, вылетающие с определенной глубины. Для рентгеновского диапазона длин волны ( д А ) глубина выхода электронов - 300 А . Таким образом, несмотря на то, что рентгеновское излучение проникает в кристалл на глубину большую 10 мкм, регистрация электронов фотоэмиссии позволяет значительно уменьшить исследуемый объем и получить информацию о приповерхностных слоях кристалла. Проведенные исследования угловой зависимости квантового выхода фотоэлектронов показали, что в почти совершенных кристаллах квантовый выход увеличивается вблизи брэгговских углов дифракции, образуя по форме кривую, очень схожую с кривой дифракционного отражения рентгеновских лучей. При этом угловая область повышенного квантового выхода полностью определяется интерференционной областью рентгеновских лучей /соответствую - щей выбранной системе кристаллографических плоскостей/. Такая закономерность угловой зависимости фотоэмиссии в условиях Брэггдифракции /в отличие от обьнного фотоэффекта/ обусловлена состоянием волнового поля, возникающего в кристалле под действием рентгеновских лучей. Таким образом, нарушения структурного совершенства решетки /дислокации, выделения другой фазы и т.д./, обусловливающие локальные изменения состояния волнового поля, вызывают, так же как и для рентгеновских лучей, соответствующие изменения фотоэмиссии электронов, поскольку форма и параметры кривой дифракционного отражения рентгеновских лучей и кривой угловой зависимости фотоэмиссии определяются состоянием одного и того же волнового поля. Это обстоятельство дает возможность при регистрации пространственного распределения интенсивности электронов фотоэмиссии выявлять структурные дефекты в виде областей кристалла, в которых нарушены условия дифракции, причем контраст изображения дефектов не отличается значительно от контраста в рентгеновской топографии. Изложенный способ oбнapyжeJiия дефектов структуры имеет сртдественное преимущество, поскольку с помощью электронных линз 6 изображение дефектов можно увеличивать в необходимое число раз, чего нельзя сделать в рентгеновской топографии. Увеличенное изображение участка А В кристалла формирует в фокальной плоскости в изображение А В и регистрируют на фотопластинку 7 или другое устройство. Хорошо разработанная в настоящее время техника электронной эмиссионной микроскопии дает возможность увеличивать изображение в 10ООО раз, что обеспечивает линейное разрешение 1001000 А . Это разрешение на два, три порядка выше, чем в рентгеновской топографии.

Предложенным способом можно получать также количественные характеристики (например, величину разориентации, изменения параметра решетки и т.д.), записывая кривые углового распределения интенсивности при последовательном изменении угла падения рентгеновских лучей на кристалл. Для этого выбирают исследуемый участок (см, точку Д) и с помошью подвижной диафрагмы 8 изображение пропускают в регистрирующий электроны прибор 9 (например, вторичный электронный умножитель), сигнал с которого поступает в электронную схему и на самописец

Таким образом, регистрация пространственного распределения фотоэлектронов позволяет получать как качественную, так и количественную информацию о структурном совершенстве кристалла, значительно расширяя возможности исследования реальных кристаллов с помошью дифракции рентгеновских лучей.

Формула изобретения

1.Способ исследования совершенства структуры монокристаллов, заключаюшийся

в том, что на монокристалл под брегговскими углами направляют монохроматический пучок рентгеновских лучей и регистрируют дифракционную картину, например, методом двухкристального спектрометра, о т л и ч аю ш и и с я тем, что, с целью исследования поверхностных слоев кристалла и улучшения линейного разрешения изображения, одновременно регистрируют пространственное распределение интенсивности электронов внешней фотоэмиссии.

2.Способ по п. 1, отличающийс я тем, что производят электронно-оптическое увеличение полученного распределения.

Похожие патенты SU534677A1

название год авторы номер документа
Способ определения структурных характеристик монокристаллов 1983
  • Афанасьев Александр Михайлович
  • Бугров Дмитрий Анатольевич
  • Имамов Рафик Мамед Оглы
  • Маслов Андрей Викторович
  • Пашаев Эльхон Мехрали Оглы
  • Шилин Юрий Николаевич
SU1133519A1
Устройство для исследования совершенства структуры кристаллов 1975
  • Батурин Владимир Евстафьевич
  • Имамов Рафик Мамед Оглы
  • Ковальчук Михаил Валентинович
  • Ковьев Эрнст Константинович
  • Миренский Анатолий Вениаминович
  • Палапис Вилнис Екабович
  • Семилетов Степан Алексеевич
  • Шилин Юрий Николаевич
SU543858A1
Рентгенографический способ выявления дефектов структуры кристаллов 1984
  • Афанасьев Александр Михайлович
  • Имамов Рафик Мамед Оглы
  • Пашаев Эльхан Мехрали Оглы
  • Половинкина Вера Ивановна
SU1226209A1
Устройство для исследования структурного совершенства тонких приповерхностных слоев монокристаллов 1983
  • Афанасьев Александр Михайлович
  • Имамов Рафик Мамед
  • Мухамеджанов Энвер Хамзяевич
  • Ле Конг Куи
  • Шилин Юрий Николаевич
  • Челенков Анатолий Васильевич
SU1173278A1
Способ измерения параметров решетки монокристаллов и устройство для его реализации 1976
  • Батурин Владимир Евстафьевич
  • Имамов Рафик Мамед
  • Ковальчук Михаил Валентинович
  • Ковьев Эрнест Константинович
  • Палапис Вилнис Екабович
  • Семилетов Степан Алексеевич
  • Шилин Юрий Николаевич
SU584234A1
Способ контроля поверхностного слоя полупроводникового монокристалла 1979
  • Афанасьев Александр Михайлович
  • Болдырев Владимир Петрович
  • Буйко Лев Дмитриевич
  • Имамов Рафик Мамед-Оглы
  • Ковальчук Михаил Валентинович
  • Ковьев Эрнст Константинович
  • Кон Виктор Германович
  • Лобанович Эдуард Францевич
SU763751A1
Способ определения профиля распределенияСТРуКТуРНыХ иСКАжЕНий B пОВЕРХНОСТНОМСлОЕ МОНОКРиСТАллА 1979
  • Афанасьев Александр Михайлович
  • Буйко Лев Дмитриевич
  • Имамов Рафик Мамед-Оглы
  • Ковальчук Михаил Валентинович
  • Кон Виктор Германович
  • Лобанович Эдуард Францевич
SU830206A1
Рентгенодифракционный способ исследования структурных нарушений в тонких приповерхностных слоях кристаллов 1984
  • Афанасьев Александр Михайлович
  • Афанасьев Станислав Михайлович
  • Завьялова Анна Аркадьевна
  • Имамов Рафик Мамед Оглы
  • Ломов Андрей Александрович
  • Пашаев Эльхан Мехрали Оглы
  • Федюкин Сергей Алексеевич
  • Хашимов Фаррух Рахимович
SU1257482A1
Способ определения радиуса кривизны монокристаллических пластин 1985
  • Лидер Валентин Викторович
SU1245968A1
Устройство для рентгеновской топографии 1973
  • Инденбом Владимир Львович
SU478235A1

Иллюстрации к изобретению SU 534 677 A1

Реферат патента 1976 года Способ исследования совершенства структуры монокристаллов

Формула изобретения SU 534 677 A1

SU 534 677 A1

Авторы

Батурин Владимир Евстафьевич

Имамов Рафик Мамед

Ковальчук Михаил Валентинович

Ковьев Эрнст Константинович

Палапис Вилинис Екабович

Семилетов Степан Алексеевич

Шилин Юрий Николаевич

Даты

1976-11-05Публикация

1975-01-27Подача