Способ определения ориентировки кристалла

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ

{63 ) Допелинтаяьное к эвт. санд-ву (22}3«авлеие 13,12. 79.{2l) 2852ОО(У18 25

890176 (Sl )AL. Кл.

С, 01 И 23/20 с яРнсоедннеиием заявки М

9вуд«рат«х«ньй ««и«т«т

COCP ае аюи «зебр«те«««

«ощпа«й

Опубликовано 16. 12.81. Бюллетень М46

Дата ову6лековваия винеаниа 18.12.81 (фЯ) yg3g 621.386 (088.8) (72) Автор изобретения

В. С, Красильников

1 (Горьковский исследовательский физио-технический институт нри Горьковском госудерствеипом университете им. Н. И, Лобачевского (7l } Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕйЕЛЕКИЯ ОРИЕНТИРОВКИ

КРИСТАЛЛА

Изобретение относится и рентгеновским способам определении ориентировgg кристаллов в частности к способам дифрактометрического определения угла между кристаллографической плоскостью . и поверхностью кристалла, что необходимо, например, nns уточнении правильности вырезки монокристалпнческих пластин, используемых в производстве полупроводниковых приборов.

Известен способ определенна ориентировки кристаллов с помощью двух лучей, один иэ которых - реня еновскийв служит для контроля положения кристаллографической плоскости, а другой «оптический - испольэуетса для контроля положения плоскости среза кристалла (1).

Недостатком такого способа является малая точность определений, огратяченная погрешностамн измерения угла зеркального отражения второго луча, которые значительно больше, чем погрешности измерения углов дифракпяи рентгеновских лучей. другой недостаток даннол о способа связан с трудоемкой опере» ахей установки падающих лучей под заданным углом друг к другу.

Известен также способ определения ориентации, в котором исследуемый кристалл накладывают плоскостью среза на базовую плоскость, которую устанавливают перпендикулярно экваториальной плоскости гониометра. На кристалл на»

m иравлают рентгеновский моиохроматический луч. Методом повороте нлн методом наклона устанавливают отражаю щую кристаллографическую плоскость кристалле нормально к жваториальйой

IS плоскости. Поворотом кристалла вокруг вертикальной оси гониометра f т. е. в брэгговском направлении) находят положение, s котором имеет место дифракпия рентгеновского луча. иа отражакхией кристаллографической плоскости. Пово рачивают кристалл вместе с базовой плоскостью вокруг нормали к ней на

180о. Поворотом кристалла вокруг вер,тикальной осн гониометра находят вто90 176 (чей, рое положение, в котором имеет место дифракция рентгеновского луча на той же крнсталлографической плоскости, Из меряют угол поворота между указанными положениями, а угол между плоскостью среза и отражающей кристаллографической плоскостью принимают, равным половине измеренного угла (2)

Однако этот способ обладает недостаточной высокой точностью (1 угл. мин.} что обусловлено малой точностью установки плоскости среза исследуемого кристалла в азимутальном направлении.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения ориентировки кристалла, включающий облучение исследуемого кристалла монохроматическим рентгеновским пучком, установку плоскости среза и кристаллографической плоскости исследуемого кристалла нормально экваториальной плоскости гониометра. поворот кристалла. между двумя угловыми положениями относительно пучка и измерение угла поворота, по которому судит об угле среза исследуемого кристалла между его поверхностью и кристаллографической плоскостью (Э)

Недостатком известного способа яв» ляется сравнительно низкая точность, обусловленная большими погрешностями в определении начального положения плоскости среза кристалла, Бель изобретения - повышение точности определения ориентировки кристал« лае

Указанная цель достигается согласно способу определения ориентировки кристалла, включающему облучение иссле: дуемого кристалла монохроматическим рентгеновским пучком, установку плоскости среза и кристаллографической плоскости 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 плоскостъю, через эталонный кристалл на плоскость среза исследуемого кристалла направ ляют рентгеновский пучок и осушествляют поворот системы кристаллов между двумя следующими угловыми положениями: положением отражения рентгеновско1 10

1$

° 20

2S

3$

4$

$$ го пучка эталонным кристаллом и положением отражения исследуемым кристаллом, а угол среза определяют по следующей формуле: Ф Ш - (9g - 9 ), где ы - угол поворота между отражающими положениями исследуемого и эталонного кристаллов 8 и 8g - углы дифракпии исследуемого и эталонного кристал- . лов.

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, ОВ— отражающее положение крис таллографической плоскости эталонного кристалла, ОС вЂ” положение кристаллографической плоскости исследуемого кристалла при отражении луча кристаллографической плоскостью эталонного кристалла, N, - нормали кристаллографической плоскости и плоскости среза исследуемого кристалла, gy, n< - нормали кристаллографической плоскости и совпадающей с ней плоскости поверхности эталонного кристалла, Рентгеновский луч Л падает на слабопоглошающий эталонный кристалл 2 и, проходя сквозь него, достигает плоскости среза исследуемого кристалла 1.

Вращение кристаллов вокруг оси 0 приводит к появлению лучей 4 и 5, отраженных кристаллографическими плоскостями

ОА и ОВ исследуемого и эталонного кристаллов при углах дифракции 91 и

9 соответственно. Угол поворота кристаллов между двумя положениями, в которых имеет место появление отраженных лучей 4 и 5, равен углу между двумя положениями ОА и ОС кристаллографической плоскости исследуемого монокристалла. Из чертежа видно, что величина угла о между плоскостью среза и кристаллографической плоскостью исследуемого кристалла определяется как

d"= м (9 - 91 ).

Таким образом, зная углы дифракции исследуемого кристалла и эталонного, а они известны с высокой точностью (1 угл. с), и угол поворота ш, определяемый с не меньшей точностью, определяют угол между плоскостью среза и кристаллографической плоскостъю с точностью, характерной для измерения углов дифракции рентгеновских лу8901

Установку плоскости среза исследуемого кристалла в азимутальном направлении производят по положению совмещенной с ней кристаллографической плоскости эталонного кристалла, которую устанавливают, например, методом наклона, с точностью, определяемой погрешностями установки кристаллов относитель но экваториальной плоскости с помощью . дифракпии рентгеновских лучей. е

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 (" 1 угл. с), что определяет более высокую точность предлагаемого способа по сравнению с известными. 29

Кроме того, при использовании эталонного кристалла, имеющего с исследуемым равные углы дифракции, точность определений может быть повышена за счет прямого измерения угла среза рав- 23 ного в этом случае углу поворота w, так как при этом исключаются погрешности определения абсолютных значений углов дифракции рентгеновских лучей.

В предлагаемом способе применяют 30 эталонный моноблочный кристалл, приготовленный путем скалывания по плоскости спайности или выполненный с учетом естественного пластинчатого габитуса кристалла. ЗФ

Формула изобретения

Способ определения ориентировки кристалла, включающий облучение исследуемого кристалла монохроматическим рентгеновским пучком, установку плоскости среза и кристаллографической плос76

4 кости исследуемого кристалла нормально экваториальной плоскости roíèîìåòPaÄ aayvr3t угловыми положениями относительно пучка и измерение угла поворота, по которому судят об угле среза исследуемого кристалла между его поверхностью и кристаллографической плоскостью, о тличающийся тем,что,сцелью повышения точности определения ориентировки кристалла, на плоскость среза исследуемого кристалла накладывают эталонный кристалл с плоскостью поверхности, совпадающей с его кристал» лографической 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 определяют по следующей формуле: о = ur (Зg— - 8 ), где u) - угол поворота между отражающими положениями исследуемого и эталонного кристаллов, 9„ и Gg 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 дифрактометрия монокристаллов. Л., "Машиностроение, 1973, с. 125-129.

3. Баденко Л. Т. Швидке визначення ор ентаШ монокристал в Qg на дифрактометр1 УРС-25 И. - "Укр. ф1з. журн." т. 7, 1 962, % 1, с. 6 7-7 1 (прототип) .

890176

Составитель Т, Владимирова

Редактор С. Тимяхина Техред Ж. Кастелевич Корректор В. Бутща

Заказ 10957/68 Тираж . 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4