Спосіб визначення розподілу неоднорідностей структури кристала

УКРАЇНА (19) UA (11) 78121 (13) C2 (51) МПК (2006) G01B 11/16 G06F 1/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ РОЗПОДІЛУ НЕОДНОРІДНОСТЕЙ СТРУКТУРИ КРИСТАЛА сту (спаду) діелектричної проникності e ' та коефіцієнта діелектричних втрат e ' ' зразка від координати світлового зонда x , тобто d e' / dx = f (x ) і d e' ' / dx = f ( x) , будують графіки цих залежностей, із цих графіків визначають координати місцезнаходження в кристалі неоднорідностей, на яких накопичується заряд, і дисипативних неоднорідностей. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що по отриманих залежностях d e' / dx = f (x ) та e ' ( x) будують діаграми d e' / dx = f (e' ) , із них визначають кількість дугоподібних ділянок, площу, яку вони охоплюють, та обчислюють площу їх перекриття. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що по отриманих залежностях d e' ' / dx = f ( x) та e ' ' (x ) будують діаграми d e' ' / dx = f (e ' ' ) , із них визначають кількість дугоподібних ділянок, площу, яку вони охоплюють, та обчислюють площу їх перекриття. Винахід відноситься до напівпровідникового приладобудування та матеріалознавства. Спосіб також може використовуватись в оптичному приладобудуванні. Відомі способи визначення залишкових напружень та способи визначення розподілу неоднорідностей структури, в основу яких покладено вимірювання діелектричних параметрів кристала [А.С. СССР №1404799, МКИ G01B 7/16, 1988г., Бюл. №23; А.С. СССР №1772711, МКИ G01N 27/22 1992г., Бюл. №40; А.С. СССР №1137294, МКИ G01B 11/16, 1985г., Бюл. №4]. Однак їм притаманні такі недоліки: 1) необхідність використання вимірювального конденсатора матричного типу; 2) необхідність визначення залежностей діелектричної проникності кожної ділянки кристала від значення напруженості електричного поля; 3) трудомісткість. Найбільш близьким за технічним змістом є спосіб визначення розподілу неоднорідностей структури кристала, в якому об'єкт сканують монохроматичним пучком світла і вимірюють діелектричні параметри та представляють їх у вигляді діаграми e*(x), знаходять на ній особливі ділянки та визначають відповідні їм координати неоднорідностей кристала [Деклараційний патент на винахід №62758А Україна, МКІ 7 G01B 11/16, 2003р., Бюл. №12]. Крім вказаних вище, даному способу також притаманні такі недоліки: 1) неможливість визначення координат областей, які відрізняються величиною і знаком накопиченого заряду; 2) неможливість визначення координат областей, які відрізняються величиною і знаком заряду, що дає внесок в діелектричні втрати; 3) неможливість кількісної оцінки необоротних змін обумовлених технологічними обробками або екстремальними умовами експлуатації. Причини, що перешкоджають одержанню необхідного технічного результату, обумовлені: 1) не достатністю діагностичної інформації; 2) не достатністю діагностичних показ UA (11) 78121 (13) (21) a200504222 (22) 04.05.2005 (24) 15.02.2007 (46) 15.02.2007, Бюл. № 2, 2007 р. (72) Мигаль Валерій Павлович, Фомін Олександр Сергійович (73) НАЦІОН АЛЬНИЙ АЕРОКОС МІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. М. Є. ЖУКОВСЬКОГО "ХАРКІВСЬКИЙ АВІАЦІЙНИЙ ІНСТИТУТ" (56) UA 62758, 2003 EP 0989399, 1999 SU 1404799, 1988 DE 19741154, 1997 SU 1376030, 1988 SU 1772711, 1992 SU 1649405, 1991 (57) 1. Спосіб визначення розподілу неоднорідностей структури кристала шляхом сканування кристала монохроматичним світловим зондом і вимірювання діелектричних параметрів, який відрізняє ться тим, що при скануванні поверхні кристала визначають залежність швидкості приро C2 2 (19) 1 3 78121 4 ників; 3) якісним аналізом діаграм. Все це не довтрати. зволяє виділити і оцінити індивідуальні особливосУ іншій конкретній формі виконання по отриті неоднорідностей, що має вирішальне значення в маних залежностях de'/d x=¦(x), d e''/dx=¦(x), e'(x) та процесі аналізу результатів дослідження та при e"(х) будують діаграми de'/d x=¦(e') і de''/d x=¦(e''), з ідентифікації типу неоднорідностей, оскільки наяких кількісно оцінюють відносний і абсолютний віть найбільш досконалим кристалічним злиткам розкид параметрів на діаграмах в діагностично притаманна індивідуальність, яка пов'язана з умоінформативних ділянках зразка. Крім того з них вами росту. визначають нові діагностичні показники - число В основу винаходу покладено задачу розшидугоподібних ділянок, площу яку вони охоплюють рення функціональних можливостей відомого спота обчислюють площу їх перекриття. собу визначення розподілу неоднорідностей струДодаткове отримання залежностей de'/d x=¦(x) і ктури кристала шляхом: а) чіткого визначення de''/d x=¦(x) розширює діагностичну інформацію, а координат областей, які відрізняються величиною і побудова з них діаграм на площинах {de'/d х, e'} та знаком накопиченого заряду; б) чіткого визначення {de'/dx, e''}, дозволяє кількісно оцінити параметри координат областей, які відрізняються величиною і структурних неоднорідностей. При цьому навіть знаком заряду, що дає внесок в діелектричні втраледь помітні відмінності форми залежностей в ти; в) кількісної оцінки необоротних змін обумовпослідовності тестуючи х циклів обумовлюють розлених те хнологічними обробками або екстремалькид параметрів подібних станів на діаграмах, який ними умовами експлуатації. можна кількісно оцінити в діагностично інформаДля цього розширюють діагностичну базу за тивних ділянках зразка. Це, як наслідок, суттєво рахунок додаткової обробки залежностей дійсної e' розширює функціональні можливості способу. та уявної e'' частин комплексної діелектричної проКрім того, згідно з винаходом, діагностична никності, отриманих при зондовому скануючому база розширюється за рахунок використання номонохроматичному фотозбудженні, шляхом: а) вих для даного способу діагностичних показників: отримання та побудови залежності швидкості приа) кількості дугоподібних ділянок; б) площі яку вони росту (спаду) діелектричного відгуку кристала від охоплюють; в) площі їх перекриття. Нові діагностикоординати х світлового зонду, тобто d e'/dx=¦(x) і чні показники є динамічними ознаками, які проявde''/d x=¦(x); б) побудови з отриманих залежностей ляються на діаграмах de'/d x=¦(x) і de''/d x=¦(x) у e'(х), e''(х), d e'/d x=¦(х) та d e''/dx=¦(x) діаграм вигляді графічних образів кожної неоднорідності, de'/dx=¦(d e') та d e''/d x=¦(d e''); в) розрахунку з цих що разом з відомими діагностичними показниками залежностей нових діагностичних показників. забезпечує аналіз структур ування неоднорідносПри цьому за рахунок розширення діагностичтей і дозволяє виявити функціональні особливості ної бази виявляють і кількісно оцінюють індивідуакристала. Все це забезпечує розширення функціольні особливості розподілу структурних неоднорінальних можливостей способу. дностей кристала. Все це суттєво спрощує як На фігура х зображено: Фіг.1. Блок-схема припошук так і ідентифікацію, а також порівняльний строю визначення розподілу неоднорідностей аналіз залежностей, що отримані в процесі обробструктури кристала. Фіг.2. Залежності діелектрички кристала. Отже, така обробка діагностичної них параметрів e' та e'' кристала від координати х інформації дозволяє виявити в кристалі неоднорісвітлового зонду. Фіг.3. Залежності швидкості змідності структури, визначити координати областей ни діелектричних параметрів de'/d x і d e''/dx кристаз різним знаком і величиною накопиченого заряду ла від координати х сві тлового зонду. Фіг.4. Діагта заряду, що обумовлює дисипативну складову рама de'/d x=¦(x). Фіг.5. Діаграма de''/dx=¦(x). діелектричного відгуку. Крім того, запропонований Вимірювальний комплекс для визначення розспосіб, дозволяє отримати інформацію про інші поділу неоднорідностей структури кристала, склатипи неоднорідностей, які можна виявити з залеждається з джерела світла 1, монохроматора 2, ностей за рахунок нових діагностичних показників і пристрою оптичного сканування об'єкта 3, кристазбільшити ступінь формалізації при обробці залелотримача 4 та приладу для вимірювання низькожностей та діаграм шляхом кількісної оцінки особчастотних діелектричних параметрів 5 (міст змінливостей ділянок, що відповідають структурним ного струму, чи вимірювач ємності), неоднорідностям, а також надає можливість оціниперсонального комп'ютера 7. ти відносні та абсолютні відхилення в послідовноСпосіб здійснюється при нормальних умовах стях діаграм, обумовлені нестійкістю діелектричтаким чином. Плоскопаралельний кристалічний ного відгуку кристала при зовнішній дії. зразок 6 поміщають в кристалотримач 4, приєднаПоставлена задача вирішується тим, що у віний до вимірювального приладу 5 і персонального домому способі визначення розподілу неоднорідкомп'ютера 7, за допомогою якого фіксують і обностей шляхом отримання залежностей дійсної e' робляють дані про електричну ємність кристала та та уявної e'' частин комплексної діелектричної протангенс кута діелектричних втрат на частоті з обникності кристала від координати х світлового зонласті низькочастотної дисперсії. Змінюючи частоту ду і визначення діагностичних показників (форми, електричного поля, визначають залежність тангевисоти максимумів і мінімумів та інтервалів між нса кута діелектричних втрат від частоти, відповіними), згідно з винаходом, додатково отримують дну залежність коефіцієнта діелектричних втрат залежності de'/d x=¦(x) і d e''/d x=¦(x). від частоти та встановлюють частоту, яка відповіПотім з них визначають координати областей, дає максимуму коефіцієнта діелектричних втрат. які відрізняються величиною і знаком накопиченоОсвітлюючи поверхню кристала від джерела 1 та го заряду та заряду, що дає внесок в діелектричні змінюючи довжину хвилі фотозбудження, на ви 5 78121 6 значеній частоті електричного поля вимірюють діелектричних параметрів кристала від координати тангенс кута діелектричних втрат та електричну світлового зонду, з яких визначають координати ємність. На основі отриманих залежностей визнаобластей, які відрізняються величиною і знаком чають довжину хвилі Am, що відповідає максимуму накопиченого заряду і заряду, що дає внесок в залежності коефіцієнта діелектричних втрат від діелектричні втрати. Потім з отриманих даних будовжини хвилі фотозбудження. Далі скануючи за дують діаграми de'/dx=¦(e') та de''/d x=¦(e''), з яких допомогою пристрою 3 кристал монохроматичним визначають число дугоподібних ділянок, площу яку зондом шириною до 100мкм на визначеній довжині вони охоплюють та обчислюють площу їх перехвилі Am, вимірюють діелектричні параметри в криття. залежності від координати зонду. На основі цих залежностей будують діаграми швидкості зміни 7 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 78121 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601