Способ измерения параметров решетки монокристаллов и устройство для его реализации

иц 584234 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(51) М, Кл. б 01 Х 23/20 сударстввннык иомит Совета Министров СССпо делам изобретенийи открытий 621.386 (088,8)(43) Опубликовано 15,12,77. Бюллетень(45) Дата опубликования описания 02.12.7 72) Авторы изобретения мов, М. В. Ковальчу А. Семилетов и Ю.им. А. В. Шубнико ро Института криста довательский инсти В. Е, Батурин, Р. М. Има К. Ковьев, В. Е, Палапис, С,Институт кристаллографи ециальное конструкторское бю В. Шубникова и Научно-иссл(71) Заявител ва,ллографии ут Сапфир им РЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕШЕТКИСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(54) СПОСОБ ИОНОКРИСТАЛЛОВ 2 и опре поворот талонног что- верхИзобретение относится к методам структурного анализа твердых тел.Известен способ исследования кристаллов, заключающийся в том, что на исследуемый кристалл направляют пучок рентгеновских лучей, регистрируют дифрагированное рентгеноаокое излучение и флуоресцентное излучение кристалла.Также известен способ исследования моно- кристаллов, заключающийся в том, что регистрируют распределение излучения исследуемого монокристалла, в частности электронной эмиссии, в условиях брегговской дифракции первичного рентгеновского пучка.Указанные способы не позволяют измерять параметры решетки монокристаллов с глубин, определяемых характерной глубиной выхода вторичного излучения монокристалла.Ближайшим техническим решением является способ эталонного измерения параметров решетки монокристаллов, заключающийся в том, что на исследуемый участок монокристалла направляют ие мсисе дю х пучков моиохроматического рентгеновского излучения от эталонного монокристалла, производят поворот исследуемого кристалла между положениями, в которых имеет место дифракция рентгеновских лучей, измеряют угол поворота между указанными положениямиделяют искомую величину по углу а и известному параметру решетки э о монокристалла.Недостатком известного способа являетсянедостаточно малая толщина слоя, которому соответствует измеряемый параметр.11 ель изобретения заключается в том,быменьшить толщину исследуемого по 0 постного слоя.Согласно изобретению поставленная цельдостигается тем, что регистрируют угловое распределение вторичного излучения от исследуемого монокристалла, измеряют угол 5 между положениями аномального измененияинтенсивности вторичного излучения и по измеренному углу судят о величине параметра решетки исследуемого монокристалла.Устройство для реализации способа содер жит вакуумную камеру, два источника рентгеновского излучения, установленные с возможностью поворота относительно камеры, эталонный моиокрпсталл с прорезью, по 1 воротный держатель исследуемого монокри сталла, детектор вторичного излучения исследуемого монокристалла, расположенный за прорезью в эталонном монокристалле напротив держателя исследуемого монокристалла.1-1 а чертеже показан вариант реализации изобретения на двух кристальном спектрометре,Рентгеновские лучи от источника излучения 1 ограничиваются по расходимости колиматором и падают под углом дифракции ч для выбранной системы кристаллографических плоскостей на эталонный кристалл 2. От второго источника 3 рентгеновские лучи также попадают на эталонный кристалл. Отраженные лучи с углом раствора 2 фокусируются на исследуемый монокристалл 4 (например,;на эпитаксиальную пленку), угол дифракции которогоив не равен углу дифракции эталонного кристалла в Ф в . Вращение исследуемого кристалла вокруг вертикальной оси приводит к последовательному отражению лучей 1 и 11. Через прорези 5 в эталонном монокристалле можно пропустить вторичные кванты и фотоэлектроны, возбуждаемые в исследуемом кристалле, в регистрирующую систему 6 (вторично-электронный умножитель, электронный спектрометр, рентгеновский датчик). Вся система находится в вакуумной камере (не показана) и источники излучения 1 и 3 установлены поворотно относительно нее.Поскольку процесс поглощения рентгеновских лучей атомами зависит от интенсивности волнового поля в точке расположения атома, угловое распределение интенсивности вторичных эффектов (фотоэмиссии электронов и флуоресцентного излучения) в кристалле в условиях дифр акции имеет специфическую форму. Эта форма в случае Брэгг-дифракции определяется изменением интенсивности волновых полей в соответствии с динамической теорией рассеяния. Угловое положение аномального изменения интенсивности вторичных эффектов определяется углом дифракции рентгеновских лучей и всегда может быть найдено из их углового распределения. Однако глубина выхода вторичных квантов и фотоэлектронов значительно отличается от глубины формирования дифракционного максимума, Поэтому угол дифракции в этом случае будет соответствовать параметру решетки в тонком слое кристалла, равном глубине выхода вторичного излучения. Налример, дляеремИ 51 эксткУояя дла раяЗна .-=1,7 мкм, а глубина ныхода фотоэлектроновпри возбуждении их Сн -излусинем со 5 ставляет 0,5 мкм, ОЖЕ-элеквронов - 0,03мкм, Регистрируя угловой сдвиг распределения интенсивностей вторичных эффектов в соответствии с вышеизложенным способоммокно однозначно с достаточно высокой точ 10 постыл (0,1 угл. сек,) определить изменениеугла дифракции относительно его эталонногозначения. Экспериментально получаемое значение позволяет по закону Брэгга рассчитатьвеличину ЛЯ/Я, Удаляя слой соответствую 15 щей толщины (с поверхности кристалла) ипроводя измерение ЛЯ/Я в каждом последующем слое, можно построить график распределения изменения параметра решетки поглубине исследуемого объекта,20Формула изобретения1. Способ измерения параметров решеткимонокристаллов, заключаощийся в том, чтона исследуемый участок моноиристалла на 25 правляют не менелае двух пучков монохроматического рентгеновского излучения от эталонного монокристалла, производят поворот исследуемого кристалла между положениями, вкоторых имеет место дифракция рентгенов 30 ских лучей, отличающийся тем, что, сцелью уменьшения толщины исследуемого поверхновостного слоя, регистрируот угловое распределениеие втори ного излучсния от исследуемого монокристалла, измеряют угол мек 35 ду положениями аномального изменения иптенсивности втори ного излучения и по измереному углу судят о величине лараметра,репетки исследуемого монокристалла.2. Устройство для реализации способа по и,40 1, отличающееся тем, что оно содержитвакуумную камеру, два источника рентгеновского излучения, установленные с возможностью поворота относительно камеры, эталонпьй монокристалл с прорезью, поворотный45 держатель исследуемого монокристалла, детектор вторичного излучения исследуемогомонокристалла, расположенный за прорезьюв эталонном монокристалле напротив держателя исследуемого монокристалла,584234 Ропоэлек Составитель К. КононовТехред И. Михайлова Редактор И. Шубина Корректор Е. Хмелева Типография, пр, Сапунова, 2 Заказ 2623/11 Изд.875 Тираж 1109 Подписное НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5