Способ определения ориентировки кристалла Советский патент 1981 года по МПК G01N23/20 

I

Изобретение относится к ре йгенов ким способам сшредеяения ориеытиров{Ш кристаллов, в частности к способам дифрактометрическ и о определения угла между кристаллси ра(1еской плоскостью . и новерхностыо кртсталда, что необходимо, например, для уточнения яравяльнос-га вырезки монокристаллических плас тин, используемых в производстве яолупроводишовых яриборов.

Известен способ определеикя о{жен тировки кристаллов с помощью двух лучей, один из которых - рентгеновский служит для контроля положения кристаллографической плоскости, а другой - оптический - используется для контроля положения плоскости среза кристалла Cl.

Недостатком такого способа является малая точность определений, огра{щченная погрешностями измерения угла зеркального отражения второго луча, которые значительно больше, чем погрешности- измерения углов Д1фр 1К1ши рентгеновских лучей. Другой недостаток давно,ro способе связан с трудоемкой опере1шей установки падающих лучей под заданным углом друг к другу.

Известен также способ определеетя ориентации, в котором исследуемый кристалл накладывают плоскостью срезе иа базовую плоское 1ъ, которую устанавливают перпендикулярно экваторвальас плоскости гониометра. На кристалл fta- нравляют рентгеновский мояокромат teчесхмА луч. Методом поворота или методом наклона устанавливают отражающую кристаллографическую плоскость кристалле нормально к экваториальной плоскости. Поворотом кристалла вокруг

IS вертикальной оси гониометра (т. е. в брэгговском -HanpaBn iHH) находят положение, в котором имеет место дифракция рентгеновского луча, на отражающей к{Н1сталлографической плоскосш. Пово20рачивают кристалл вместе с базовой плоскостью вокруг нормали к ней на 18О®. Поворотом кристалла вокруг вертикальной оси гониометра находят второе положение, в котором имеет место д№})ракция рентгеновского луча на той же кристаллографической плоскости. Измеряют угол поворота между указанными положениями, а угол между плоскостью среза и отражающей кристаллографической плоскостью принимают .равным половине измеренного угла Г2 . Однако этот способ обладает недостаточной высокой точностью ( 1 утл. мкн что обусловлено малой точностью установки плоскости среза исследуемого крис талла в азимутальном направлении. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения ориентировки кристалла, включающий облучение исследуемого кристалла монохроматичес ким рентгеновским пучком, установку плоскости среза и кристаллографической плоскости исследуемого кристалла нормально экваториальной плоскости гонио- метра, поворот кристалла- между двумя угловыми положениями относительно пуч ка и измерение угла поворота, по которому судят об угле среза исследуемого кристалла между его поверхностью и кристаллографической плоскостью З Недостатком известного способа является сравнительно низкая точность, обусловленная большими погрещностями в определении начального положения плоскости среза кристалла. Цель изобретения - повышение точности определения ориентировки кристал ла, Указанная цель достигается согласно способу определения ориентировки кристалла, включающему облучрние иссл дуемого кристалла монохроматическим рентгеновским пучком, установку плоскости среза и кристаллографической пло кости исследуемого кристалла нормально экваториальной плоскости гониометра, поворот кристалла между двумя угловыми положениями относительно пучка и измерение угла поворота, по которому судят об угле среза исследуемого кристалла между его поверхностью и кристаллографической плоскостью, на плоскость среза исследуемого кристалла накладывают эталонный кристалл с плоскостью поверхности, совпадающей с его кристаллографической плоскостью через эталонный кристалл на плоскость среза исследуемого кристалла направ- ляют рентгеновский пучок и осуществля ют поворот системы кристаллов между двумя следующими угловыми положения ми : положением отражения рентгеновск ГО пучка эталонным кристаллом и положением отражения исследуемым кристаллом, а угол среза определяют по следукн. щей формуле: сЛ и - {9г - б ), где UJ - угол поворота между отражающими положениями исследуемого и эталонного кристаллов ; 9/1 - углы дифракции исследуемого и эталонного кристаллов, На чертеже показаны исследуемый кристалл 1 , эталонный кристалл 2, падающий рентгеновский луч 3, рентгеновский луч 4, отраженный исследуемым кристаллом, рентгеновский луч 5, отраженный эталонным кристаллом; ОА - отражающее положение кристаллографической плоскости исследуемого кристалла, (Ж отражающее положение кристаллографической плоскости эталонного кристалла, ОС - положение кристаллографической плоскости исследуемого кристалла при отражении луча кристаллографической плоскостью эталонного кристалла, N , п, - нормали кристаллографической плоскости и плоскости среза исследуемого кристалла, , Пп - нормали кристаллографической плоскости и совпадающей с ней плоскости поверхности эталонг Ого кристалла. Рентгеновский луч Я падает на слабопоглощающий эталонный кристалл 2 и, проходя сквозь него, достигает плоскости среза исследуемого кристалла 1, Вращение кристаллов вокруг оси О приводит к появлению лучей 4 и 5, отраженных кристаллографическими плоскостями ОА и ОВ исследуемого и эталонного кристаллов при углах дифракции & и 9 rj соответственно. Угол поворота кристаллов между двумя положениями, в которых имеет место появление отраженных лучей 4 и 5, равен углу Ш между двумя положениями ОА и ОС кристаллографической плоскости исследуемого монокристалла. Из чертежа видно, что величина угла между плоскостью среза и кристаллографической плоскостью исследуемого кристалла определяется как 0 ии -( 9о - 9-, ). Таким образом, зная углы дифракции исследуемого кристалла и эталонного, а они известны с высокой точностью ( 1 угл, с), и угол поворота иа , определяемый с не меньщей точностью, определяют угол между плоскостью среза и кристаллографической плоскостью с точностью, характерной для измерения углов дш})ракши рентгеновских лучей. 5 Установку плос.кости среза исследуе го кристалла в азимутальном направлении производят по положению совмещен ной с ней кристаллографическойплоскости эталонного кристалла, которую ус танавливают, например, методом наклона, с точностью, определяемой погрешностями установки кристаллов относите но экваториальной плоскости с помощью . дифракции рентгеновских лучей. Таким образом, величина погрешности определения ориентировки, обусловленная неточной установкой плоскости, среза исследуемого кристалла в азимутальном направлении, снижена до величины погрешности измерения углов дифракции рентгеновских лучей ( угл, что определяет более высокую точность предлагаемого способа по сравнению с известными, Кроме того, при использовании эталонного кристалла, имеющего с исследуемым равные утлы дифракции, точност определений может быть повышена за счет Прямого измерения угла среза, рав ного в этом случае углу поворота uj , так как при этом исключаются погрешности определения абсолютных значений углов дифракции рентгеновских лучей, В предлагаемом способе применяют эталонный моноблочный кристалл, приготовленный путем скалывания по плоскости спайности или выполненный с учетом естественного пластинчатого габиту са кристалла, Формула изобретения Способ определения ориентировки кристалла, включающий облучение иссле дуемого кристалла монохроматическим рентгеновским пучком, установку плоскости среза и кристаллографической пло 6 кости исследуемого кристалла нормально экваториальной плоскости гониометра, поворот кристалла между двумя угловыми положениями относительно пучка и измерение угла поворота, по которому судят об угле среза исследуемого кристалла между его поверхностью и кристаллографической плоскостью, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности определенияориентировки кристалла, на плоскость среза исследуемого к жсталла накладьюают эталонный кристалл с плоскостью поверхности, совпадающей с его кристаллографической плоскостью, через эталонный кристалл на плоскость среза исследуемого кристалла направляют рентгеновский пучок и осуществляют поворот системы кристаллов между двумя следующими угловыми положениями: положением отражения рентгеновского пучка эталонным кристаллом и положением отражения исследуемым кристаллом, а угол среза опреде/ яют по следующей формуле: (&l-e,j, где ио - угол поворота между отражающими положениями исследуемого и эталонного кристаллов, 9/, и 9 2.- углы дифракции исследуемого и эталонного кристаллов, . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Гониометр ГУР-5, Техническое описание и инструкция по эксплуатации, Л,, 1977, с, 26, 2,Хейкер П, М, Рентгеновская дифрмктометрия монокристаллов. Л., Машиностроение, 1973, с, 125-12.9. 3,Даценко Л. Т, Швидке визначення орлентаим монокристал в Geна дифрактометр УРС-25 И, - Укр. ф13. журн. т, 7, 1962, № 1, с, 67-71 (прототип).