Способ катодолюминесцетного анализа твердых тел Советский патент 1980 года по МПК H01J37/26 

Изобретение относится к области растровой электронной микроскопии люминесцирующих твердых тел. Известен способ катодолюминесцентного анализа твердых тел с помощью растрового электронного микроскопа, основанный на Облучении образ ца сканирующим электронным пучком и регистрации возникающего сигнала дат чином 1. Однако таким образом возможно получение информации гишь о спектре или цвете катодолюминесценции образца. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ катодолюминесцентного анализа твердых тел, включающий облучение образца сканирующим электронным пучком и регистрацию катодолюминесцентного излучения, что дает возможность исследовать неоднородности легирования твердых тел 2. Этот способ характеризуется относительно невысокой точностью, обусловленной неполнотой выявления дефектов строения твердого тела. Целью изобретения является повышение точности анализа за счет Bbjявления анизотропии поля кристаллической решетки и,изоморфного Зс1мещения вещества атомами примесей. Достигается это тем, что о степени дефектности судят по наличию и величине поляризации светового вектора катодолюминесцентного излучения. В основе способа лежит явление поляризации рекомбинационного излучения, возникаютдего при облучении электронами образца, кристаллы которого содержат отмеченные выше дефекты. Величина степени поляризации, пропорциональная константе анизотропии поля кристаллической решетки, определяет относительную величину анизотропии поля. Абсо.гаотную величину константы анизотропии вещества К находят путем сравнения величины степени поляризации исследуемого образца Р и эталона Р по формуле где Kj - константа анизотропии эталона. Аналогично для образцов, в которох имеет место замещение атомов вещества атомами примеси, определяют концентрацию атомов примеси N по формул N Р, . где N - концентрация примеси в этгшо На чертеже изображена электрическая блок-схема для реализации способа. Блок-схема содержит катод 1, электронный пучок 2, магнитные линзы 3, отклоняющие катушки 4, колонну 5, образец 6, поляризационные анализаторы 7, фотоумножители 8, видеоусилители 9, счетное устройство 10, самописец 11, электронно-лучевую трубку 12, генератор развертки 13. Электронный пучок (зонд) 2, эммитируемый катодом 1, фокусируется электронными линзами 3 и сканируется по образцу с помощью отклоняющих катушек 4. В результате взаимодействия электронного пучка с образцом воз никает катодолюминесцетное излучение Это излучение анализируется с помощью поляризационных анализаторов 7, которые находятся в непосредственной близости от образца в колонне микроскопа. Пропускаемое фильтрами катодолюминесцентное излучение с взаимно перпендикулярными напрсшлениями поляризации регистрируется приемниками - фотоумножителями 8 и, после усиления осуществляется аналого-математическое преобразование сигналов, по соотношеотноси , где у, и у, Л Уу тельные амплитуды сигналов излучения со взаимноперпендикулярными световыми векторами. Далее сигнал из счетного устройства 10 поступает на самописец, развертка которого синхронизована с разверткой сканирования.электройного зонда по образцу. Кроме того возможна подача сигналов с усилителей 9 на вход двухканального цветного видеоконтрольного устройства,цвет изображения которого кодирован поляризацией . Рассмотренный способ катодолюминесцентхного анализа наряду с простой реализацией обладает высокой разрешающей способностью и позволяет проводить измерения анизотропии поля с локальностью менее 1 мкм, что является существенным при дефектоскопии вещества, изотропность оптических свойств которого является основным параметром, определяющим качество приборов и устройств на основе кристаллов . Формула изобретения Способ катодолюминесцентного анализа твердых тел, включающий облучение образца сканирующим электронным пучком и регистрацию католюминесцентного излучения, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности анализа за счет выявления анизатропии поля кристаллической решетки и изоморфного замещения вещества атомами примесей, о степени дефектности судят по наличию и величине поляризации светового вектора катодолюминесцентного излучения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 420013, кл. Н 01 J 37/26, 1972. 2.Патент США № 3790781, кл. Н 01 J 37/26f опублик. 1974, (прототип).