Спосіб контролю структурної досконалості динамічно розсіюючий монокристалів

Изобретение относится к рентгеновским дифракционным методам контроля степени структурного совершенства реальных кристаллов и может быть использовано Изобретение относится к рентгеновским дифракционным методам контроля* степени структурного совершенства реальных кристаллов и может быть использовано при производстве монокристаллических материалов и приборов на их основе. В настоящее время экспрессная инфор мзция о степени структурного совершенства р е а л ь н о г о м о н о к р и с т а л л и ч е с к о г о образца (величинах статического фактора Дебая-Валлера I_H : F = Г ^ 1 " где FlAJX структурный фактор идеального кристалла. 48-91 р& при производстве монокристаллических MJ териалов и приборов на их основе. С целью повышения точности и расширения круга определяемых параметров дефектной структуры монокристалла поворот образца осуществляют таким образом, чтобы на той же си.стеме плоскостей реализовалось отражение того же порядка для длины волны Аг, выбранной из условий:/* (Аг) t > 6, при э т ом лауэ-дифракцию осуществляют многократно для различных пар длин волн Ai и Аг из двух указанных условий, определяют полные интегральные отражающие способности RH(Ai) и RH(A2), затем одновременно со значением |_н определяют коэффициенты эффективного поглощения из-за рассеяния на дефектах («ds)j и (Hds)j соответственно для брэгговской и диффузной составляющих \р, исходя из выражений- RH (AJ) = gj [L . [ttd%)\ ("ds)j].# e 1.2; і = 1.2. ...n) (Kds)i/(«ds)2 = 6, определяют полные интегральнее отражающие способности RH(Ai) и RH(A2). коэффициенты эффективного поглощения из-за рассеяния на дефектах для 6p3rroBCKon//ds и диффузной/ids составляющих интегральной интенсивности JR И вид зависимости этих коэффициентов от угла Брэгга и на основании величин L,/*ds и/Jds и их з&висимостєй от углов Брэгга устанавливают определяющий тип дефектов, их размер и плотность. Параметры LH, /*ds и fids для каждого рефлекса определяют, исходя из выражений: B D 25 R"(A) * R + R ; а) толстый кристалл [и І > 6) структурные характеристики (концентрацию и средний размер). Наиболее близким к предлагаемому изобретению яаляетсп способ контроля структурного совершенства монокристал- 5 лов^], заключающийся в том, что исследуемый образец облучают полихроматическим пучком рентгеновских лучей при средней длине волны А, выбранной из условия ft t 3, измеряют интенсивность рефлекса JR(H2). находят величиныі отноше20 ний a - JR(HI)/JR(H ) И/? = ІГ(Ні)/їГ(Н2). где R - интегральная отражающая способность идеального кристалла толщиной t на выбранной А. определяют L по формуле 2 L (Н2) = ф- о) Лг/4 л і [а-р\С1 Лг/Ліі. где Л - экстинкционная длина. Однако разработанная в рамках данного способа математическая модель использует приближение/^ (Ні) =/*ds (H2). которое в общем случае не выполняется, что вносит 30 дополнительную неконтролируемую погрешность в искомые параметры» также снижающую сходимость результатов контроля. Возможный круг контролируемых кристаллографических направлений данным б) тонкий кристалл [ft K Л,Л-длина экстинкции) 35 из-за существенного отличия количественных значений параметров, характеризующих динамические эффекты в диффузном и брэгговском рассеянии. Величина ПИОС становится чувствительной к дефектам 40 структуры, что и положено в основу всех описанных методов контроля структурного совершенства динамически рассеивающих монокристаллов. Во всех аналогах и в прототипе степень 45 дефектности образцов оценивается в одном из приближений: либо тонкого it x 6 кристалла Между тем рассеяние диффузной составляющей ПИОС. несущей основную ин- 50 формацию о дефектах, в тонком и толстом кристаллах происходит по разным физическим законам. Если в тонком кристалле при динамическом рассмотрении существенным оказывается только явление экстинк- 55 ции, то в толстом кристалле, наряду с экстинкцией, и явление аномального прохождения. Кроме того, соотношение вкладов в ПИОС брэгговской и диффузной составляющих в толстом и тонком кристаллах различно. Поэтому предлагаемый выбор длин волн АЇ (/a (Ai) t ^ 1) и Л£(м (Я2) t > 6) дает дополнительный критерий оценки достоверности получаемых результатов и, тэким образом, повышает точность определения параметров динамического рассеяния. Способ реализуется следующим образом. Для исследуемого кристалла, исходя из его толщины t и нормального коэффициента фотоэлектрического поглощения//, выбирают длину волны рентгеновских лучей Ai характеристического или непрерывного спектра, удовлетворяющую условно// (Ai) t ^ 1. Пучок рентгеновских лучей направляют под углом Брэгга для^і к фиксированной системе плоскостей и измеряют значение интегральной интенсивности JR (AI) отраженш характеризующегося вектором дифракци* Н. Затем образец поворачивают вокруг вертикальной оси ГУР на заданный угол, чтобы на той же системе плоскостей реализовалось отражение того же порядка (Н) дл я длины волны рентгеновских лучей А характеристи& ческого или непрерывного спектра, удовлетворяющей условию {и (А2) Т > 6), и измеряют интенсивность рефлекса JR (Яг) Все перечисленные операции повторяют для других пар длин волн Ai и Аг, выбранных из указанных интервалов. Определяют экспериментальные значения R ( Х\) и RH ( ?}> ). На основании экспериментальных значений R (А]) по формулам (1-3) с помощью ЭВМ определяют значения LH, (u б, ные в табл.3. Как видно из табл.3, значения определяют полные интегральные отражаH H параметров динамического рассеяния, опющие способности R (Яі) и R (Яг), коэффиределенные предлагаемым способом и спо- 55 циенты эффективного поглощения из-за собомтолщинных зависимостей, совпадают рассеяния на дефектах для брэгговской //ds в пределах погрешности определения. Это я диффузной ;/ds составляющих интеграль"свидетельствует о корректности предлоной интенсивности JR И ВИД зависимости женного способа контроля дефектной этих коэффициентов от угла Брэгга, и нэ структуры. 10 1702774 основании величин L. fids w/7ds и их зависимостей от угла Брэгга устанавливают преоб ладающий в образце тип дефектов, их размер и плотность. Таблица 1 Спектральные плотности излучения W Г у н ]*10" L сек • рад J Трубка БСБ-22 с медным анодом 111 220 113 004 224 333 444 Яг= 1.54 А 19271 11896 16842 15642 11643 Яг = 1.39 А 3854 2704 3368 3555 3684 ЯІ = 0.559 Л 200 110 139 145 122 ЯГ =0.709 Л 144 94 97 116 93 Трубка БСВ-22 с серебряным анодом ЛЇ = 0.559А 5400 4550 4160 4030 ' 3200 j 3300 3250 І Таблица 2 hKl 111 220 113 004 . 224 333 444 Характеристическое излучение Лі = 0,559 А 6.30 5.24 2,79 2,88 2,21 1,44 1,07 R^J-IO6 , Сплошной спектр о Яі = 0,559 А Лі = 0.709 А 7.00 < 5,00 3,07 3,17 2 43 6,45 4,51 2,71 3.15 2,31 Характеристическоеизлучение 2 о Ла= 1.54 А І2= 1,39 А 0,146 0.812 0,027 0,284 0.131 0.578 0,972 0.107 0.398 0,214 Т а б л и ц а Предложенный способ —j 1 CM IT 220 из 0ОІІ 221* 335 1 fe+2 9+1 15 3 3 2 10 2 1 -y at 10 3 К 2 21* 5 5 3 16 3 і СИ'' 7 2 12 2 18 3 k 2 \\ 1 А, CM' 1 И 3 19 3 2Э 5 63 18 см"1* 3 16 3 28 2 63 12 2 СМ' • 1 20 ч 20 34 3 і 7 • 15 3 1 см'* 15 2 \k 1 25 3 5 2 9 3 1 у?**. СМ"' 18 2 17 2 Зі 3 6 2 П 3 ПраіОтип Г L-10* 1. L tO* 3 Разрушающий способ толщин— ных зависимостей ч2 it 1 \k 2 32 10 2 13*3 2і1 37 l0t2 19*5 5*2 17*5 2il UJ3 17*5 -4 О KS 1702774 Редактор Т.Орловская Составитель В Воронов Техред М Моргентал Корректор Л Бескид Заказ 4587/ДСП Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва Ж-35. Раушская наб., 4/5 _ , — — . Производственно-издательский комбинат "Патент", г Ужгород. ул.Гагарина, 101 '•