Способ измерения периода решеткиМОНОКРиСТАллОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N23/207 

1

Изобретение относится к области рентгеноструктурного анализа, а более конкретно- к эталонным дифрактометрическим способам измерения периода решетки монокристаллов.

Известен способ измерения периода решетки монокристаллов, заключаюш,ийся в том, что на исследуемый кристалл направляют одновременно два монохроматических рентгеновских пучка под разными брегговскими углами и регистрируют угловые положения максимумов дифрагированного исследуемым монокристаллом излучения 1.

Этот метод позволяет исключить ошибки, связанные с установкой нулевой точки отсчета углов при регистрации дифракционных максимумов.

Вместе с тем известный способ не обладает высокой точностью из-за регистрации дифрагированного на различных системах отражающих плоскостей исследуемого монокристалла излучения, что вносит определенную ошибку в результаты измерений.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения периода решетки монокристаллов, заключающийся в том, что монохроматизированный рентгеновский пучок одновременно направляют на исследуемый и эталонный монокристаллы таким образом, что на эталонный монокристалл падают первичный и дифрагированный исследуемый монокристаллом пучки, производят поворот эталонного монокристалла и регистрируют угловые положения экстремумом в распределении интенсивности рентгеновского излучения при дифракции первичного и дифрагированного исследуемым монокристаллом

пучков на эталонном монокристалле 2.

В этом способе используют тонкие эталонные монокристаллы для того чтобы поглощение первичного пучка в нем было незначительно. При этом регистрируют угловые положения эталонного монокристалла во время поворота, в которых имеют место минимумы в интенсивности дифрагированного исследуемым монокристаллом пучка, обусловленные последовательной дифракцией первичного и дифрагированного исследуемым монокристаллом пучков на противоположных поверхностях эталонного монокристалла.

Недостатками известного способа являются ограниченный класс исследуемых монокристаллов, что обусловлено необходимостью использования весьма тонких монокристаллов, которые не всегда могут быть приготовлены, а также недостаточно высокое разрешение, обусловленное возможностью наложения обоих дифракционных минимумов.

Последний недостаток, однако, не носит принципиального характера, поскольку в известном способе можно регистрировать дифракционные максимумы при дифракции первичного и дифрагированного исследуемым монокристаллом пучков на противоположных поверхностях эталонного монокристалла с помощью независимых систем регистрации.

Цель изобретения заключается в том, чтобы расширить класс исследуемых объектов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения периода решетки монокристаллов, заключающемся в том, что монохроматический рентгеновский пучок одновременно направляют на исследуемый и эталонный монокристаллы таким образом, что на эталонный монокристалл падают первичный и дифрагированный исследуемым монокристаллом пучки, производят поворот эталопного монокристалла и регистрируют угловые полол ения экстремумов в распределении интенсивности рентгеновского излучения при дифракции первичного и дифрагированного исследуемым монокристаллом пучков на эталонном монокристалле, производят разделение первичного монохроматического пучка на две части с помощью выреза в эталонном монокристалле, захватывающего часть сечения первичного пучка.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Рентгеновский пучок от источника излучения мопохроматизируют путем отражения от кристалл-монохроматора 1 и направляют на исследуемый монокристалл 2. При этом эталонный монокристалл 3 с вырезом 4 расположен так, что рентгеновские лучи, отраженные монохроматором 1, прежде, чем попасть на поверхность исследуемого монокристалла 2, частично проходят через вырез 4 эталонного монокристалла 3.

В результате показанного выполнения эталонного монокристалла 3 падающий на него пучок разделяется на две части по высоте, причем верхняя часть пучка, отражаясь от монокристалла 3, формирует двухкристальную кривую отражения, регистрируемую счетчиком 5, а нижняя, пройдя через вырез 4 в монокристалле 3 и отразившись от кристалла 2, регистрируется счетчиком 6 в виде трехкристальной кривой отражения. Если мелсплоскостные расстояния монокристаллов 2 и 3 различны, то различны и соответствующие им брегговские углы 6| 7 6| . Тогда при повороте вблизи среднего значения угла дифракции счетчики 5 и6 зарегистрируют кривые отражения для пучков Л и S. Эти кривые соответствуют

различным угловым положениям монокристалла 3. Записывая по точкам или непрерывно на диаграммной ленте каждую кривую отдельно, можно зафиксировать ее угловое полол ение. Зная угловое расстояние между кривыми, по известной формуле легко определить значение &d/iki/d.

Данный способ не накладывает никаких ограничений на величину измеряемого значения &.dhhild, поскольку каждая из измеряемых кривых записывается на лентах двух различных самописцев и можио точно определить ее угловое положение. Для совмещения полученных кривых в угловой шкале на диаграммной ленте обоих потенциометров в процессе измерения синхронно наносят .метки. Совмещая кривые по углам с помощью .меток, можно легко определить необходимый угловой интервал Д9, даже в случае сильного перекрытия кривых.

Предложенный способ быстро и точно позволяет сравнить межплоскостные расстояния любых монокристаллов. Толщина используемых кристаллов и коэффициент фотоэлектрического поглощения практически могут быть любыми, поскольку измеряемые кривые брэгговского отражения имеют больщую интенсивность.

Способ может найти широкое применение при анализе структурного совершенства мопокристаллического сырья, используемого в производстве полупроводниковых приборов.

Формула изобретения

Способ из.мерения периода решетки мопокрцсталлов, заключающийся в том, что мопохроматический рентгеновский пучок одновременно направляют на исследуемый и эталонный монокристаллы таки.м образом, что на эталонный монокристалл падают первичный и: дифрагированный исследуемым монокристаллом пучки, производят поворот эталонного монокристалла и регистрируют угловые положения экстре.мумов в распределении интенсивности рентгеновского излучения при дифракции первичного и дифрагированного исследуе.мым монокристаллом пучков на эталонном монокристалле, отличающийся тем, что, с целью расщирения класса исследуемых монокристаллов, производят разделение первичного монохроматического пучка па две части с помощью выреза в эталонном монокристалле, захватывающего часть сечения первичного пучка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3816747, 250-276, опублик. 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 441487, G 01N 23/20, 1973 (прототип).