Способ определения характеристик микроскопических фигур травления кристаллов

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК МИКРОСКОПИЧЕСКИХ ФИГУР ТРАВЛЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ, основанный на воздействии излучением на кристалл, измерении структуры и угловых размеров световых фигур, отличающийся тем, что, с целью повышения экспрессности и расширения возможностей способа, на входную поверхность кристалла воздействуют излучением, возбуждающим люминесцентное или рассеянное излучение точечного источника, дополнительно измеряют коэффициент дифракционного уширения элементов световых фигур, образованных на выходной поверхности кристалла люминесцентным или рассеянным излучением, находят форму, углы наклона граней, размеры и плотность упаковки фигур травления, по которым судят о характеристиках микроскопических фигур травления.

Изобретение относится к кристаллографии и исследованию физических и химических свойств кристаллов и может быть использовано при определении качества поверхности, распределения субзерен и дефектов.
Целью изобретения является повышение экспрессности и расширение возможностей способа.
Способ осуществляется следующим образом.
На пластину кристалла с микроскопическими фигурами травления направляют возбуждающее излучение или излучение из области прозрачности кристалла. В первом случае падающее излучение возбуждает люминесценцию в точке на поверхности, противоположной травленной. В качестве возбуждающего излучения может быть использован свет с энергией квантов больше ширины запрещенной зоны, рентгеновские лучи или электронные пучки. В точке возбуждения возникает источник люминесцентного и рассеянного излучения, который рассматривается через поверхность, содержащую микрорельеф. В результате преломления света на микроскопических фигурах травления возникает несколько изображений источника, представляющих собой световые точки или пятна, локализованные в плоскости пластины. Количество этих точек зависит от симметрии фигур травления и от набора углов наклона граней ямок и бугорков травления. Симметрия наблюдающейся световой фигуры отражает структуру фигур травления.
Коэффициент дифракционного уширения К определяется разностью линейных размеров элементов световой фигуры а и источника света l. Если l мало, то коэффициент дифракционного уширения определяется только величиной а.
На чертеже показан ход лучей света от источника в точке О в сечении полупроводниковой пластины.
Лучи 1 в интервале углов претерпевают полное внутреннее отражение на гранях фигур травления; лучи 2 преломляются на них, попадая в объектив, лучи 3 и 4 отклоняются в сторону. Лучи 2 формируют световые точки, которые могут создаваться и при преломлении с последующим отражением от внешних сторон граней (лучи 5). Размер каждой световой точки определяется, в первую очередь, размером источника, толщиной образца, дифракцией света.
Между угловым размером световой фигуры, показателем преломления n и углом наклона грани фигуры травления имеется простое соотношение
₃= arcsin (для лучей 2) (1);
₅= arcsin (для лучей 5) (2)
Если на кристалл падает свет из области прозрачности, то источник света создается при рассеянии на травленной поверхности. Дифракция света приводит к тому, что угловой размер изображения источника увеличивается на = ₃-arcsin(sin ₃- ) с внешней сторона и на arcsin sin ₃+ - ₃ с внутренней стороны. Следовательно, лучи 2 будут попадать в объектив в интервале углов ( ₃ - '', ₃+ ''). Поперечный размер изображения равен а= l+dК, где К коэффициент дифракционного уширения:
K +
(3) Дифракционное уширение существенно для поперечных размеров b фигур травления от нескольких длин волн до нескольких десятков .
Измеряя размер источника света, толщину образца и размер светового пятна, можно по дифракционному уширению изобретения источника определить средний размер фигур травления, число которых максимально, а также плотность их упаковки по формуле N=b^-2. Из соотношения h определяют высоту фигур травления h т.е. среднюю высоту микрорельефа.
П р и м е р. На пластину из гексагонального монокристалла СdS с ориентацией (0001) толщиной 1 мм, содержащую микрорельеф после механической или химической полировки и последующего травления в концентрированной соляной кислоте в течении 30 с фокусируют луч азотного лазера с плотностью мощности излучения 0,001-10 МВТ/см². Размер люминесцентного пятна равен 0,1-0,5 мм. Со стороны травленной поверхности наблюдают яркосветящееся зеленое кольцо. Кольцевая форма свидетельствует о том, что фигуры травления представляют собой конусы или бугорки без четкой огранки. Измеряют ₃40^о, из формулы (1) находят угол наклона образующей конусов 31,5^о (n=2,64). Средний размер фигур травления b=0,3-0,5 мкм, плотность 3^.10⁸-7^.10⁹ см^-2. Из формулы L h=0,25-0,5 мкм. При размерах фигур травления b 0,1-0,3 мкм, которые получают при уменьшении времени травления, световое кольцо теряет четкость.
Изобретение относится к кристаллографии и исследованию физических и химических свойств кристаллов и может быть использовано при определении качества поверхности, распределения субзерен и дефектов. Целью изобретения является повышение экспрессности и расширение возможностей способа. Способ осуществляется следующим образом. На пластину кристалла с микроскопическими фигурами травления направляют возбуждающее излучение. В точке возбуждения возникает источник люминесцентного или рассеянного излучения, который рассматривается через поверхность, содержащую микрорельеф. В результате преломления люминесцентного или рассеянного излучения на микроскопических фигурах травления возникает несколько изображений источника, представляющих собой световые точки или пятна, локализованные в плоскости пластины. Симметрии наблюдавшейся световой фигуры отражает структуру фигур травления. Измеряя размер источника света, толщину образца и размер светового пятна, можно по дифракционному уширению изображения источника определить средний размер фигур травления, высоту фигур травления, плотность упаковки фигур травления. 1 ил.