Способ определения ориентировки кристалла

Союз СоветсимхСоциалистическихРеслубиии ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ(Горьковский исследовательский физио-технический институтнри Горьковском росудерственпом университете им. Н, И, Лобачевского(54) СПССОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТИРОВКИ КРИСТАЛЛАИзобретение относится к рентгеновс-" ким способам определении ориентировкикристаллов, в частности к способам дифрактометрического определения угла между кристаллографической плоскостью, и поверхностью кристалла, что необходимо, например, дла уточнениа правильности вырезки монокристалпнческих пластин, используемых в производстве полупроводниковых приборов.Известен способ определенна ориентировки кристаллов с помощью двух лучей, один иэ которых - реняеновский - служит для контроля положения кристаллографической плоскости, а другой оптический - используетса для контроля положения плоскости среза кристалла 11,Недостатком такого способа является малая точность определений, огращяенная погрещностамн измерения угла зеркального отражения второго луча, которые значительно больше, чем погрешности измерения углов дифракпии рентгеновских лучей. другой недостаток даннодо способа связан с трудоемкой опереахей установки падающих лучей под заданным углом друг к другу.Известен также способ определенияориентации, в котором исследуемый крис- %тали накладывают плоскостью среза набазовую плоскость, которую устаиавливщот перпендикулярно экваториапъиойплоскости гоннометра, На кристалл на виравлают рентгеновский монохроматический луч. Методом поворота нлн методом наклона устанавливают отражаюаую кристаллографическую плоскосюькристалле нормально к жваториальйой5плоскости, Поворотом кристалла вокругвертикальной оси гониометра (т. е. вбрэгговском направлении) находят положение, в котором имеет место дифракпия рентгеновского луча. иа отражакхаейкристаллографической плоскости. Поворачивают кристалл вместе с базовойплоскостью вокруг нормали к ней на180. Поворотом кристалла вокруг вер,тикальной осн гониометра находят вто 90 1761 1 О13202 30 35 40 45 Б рое положение, в котором имеет местодифракция рентгеновского луча на тойже крнсталлографической плоскости, Из-меряют угол поворота между указаннымиположениями, а угол между плоскостьюсреза и отражающей кристаллографической плоскостью принимают, равным половине измеренного угла 2Однако этот способ обладает недостаточной высокой точностью ( 1 угл. мин,)что обусловлено малой точностью установки плоскости среза исследуемого кристалла в азимутальном направлении.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ определения ориентировки кристалла, включающий облучениеисследуемого кристалла монохроматическим рентгеновским пучком, установкуплоскости среза и кристаллографическойплоскости исследуемого кристалла нормально экваториальной плоскости гониометра поворот кристалла между двумяугловыми положениями относительно пучка и измерение угла поворота, по которому судит об угле среза исследуемого кристалла между его поверхностьюи кристаллографической плоскостью 33Недостатком известного способа является сравнительно низкая точность,обусловленная большими погрешностямив определении начального положенияплоскости среза кристалла,Бель изобретения - повышение точности определения ориентировки кристаллаеУказанная цель достигается согласно способу определения ориентировкикристалла, включающему облучение исследуемого кристалла монохроматическимрентгеновским пучком, установку плоскости среза и кристаллографической плоскости исследуемого кристалла нормально экваториальной плоскости гониометра, поворот кристалла между двумя угловыми положениями относительно пучкаи измерение угла поворота, по которому судят об угле среза исследуемогокристалла между его поверхностью икристаллографической плоскостью, наплоскость среза исследуемого кристалла накладывают эталонный кристалл сплоскостью поверхности, совпадающейс его кристаллографической плоскостью,через эталонный кристалл на плоскостьсреза исследуемого кристалла направ-фляют рентгеновский пучок и осуществляют поворот системы кристаллов междудвумя следующими угловыми положениями: положением отражения рентгеновского пучка эталонным кристаллом и положением отражения исследуемым кристаллом, а угол среза определяют по следующей формуле; Ф= Ш - (9 - 6 )где ы - угол поворота между отражающими положениями исследуемого и эталонного кристаллов;Ви 6 - углы дифракции исследуемого и эталонного кристал-лов,На чертеже показаны исследуемыйкристалл 1, эталонный кристалл 2, падающий рентгеновский луч 3, рентгеновский луч 4, отраженный исследуемым кристаллом, рентгеновский луч 5, отраженный эталонным кристаллом; ОА - отражающее положение кристаллографическойплоскости исследуемого кристалла, ОВ -отражающее положение кристаллографической плоскости эталонного кристалла,ОС - положение кристаллографическойплоскости исследуемого кристалла приотражении луча кристаллографическойплоскостью эталонного кристалла, Й 1,- нормали кристаллографической плоскости и плоскости среза исследуемогокристалла, Ч), о - нормали кристаллографической плоскости и совпадающейс ней плоскости поверхности эталонного кристалла,Рентгеновский луч Я падает на слабопоглощающий эталонный кристалл 2и, проходя сквозь него достигает плоскости среза исследуемого кристалла 1,Вращение кристаллов вокруг оси О приводит к появлению лучей 4 и 5, отраженных кристаллографическими плоскостямиОА и ОВ исследуемого и эталонногокристаллов при углах дифракции 9 иОсоответственно. Угол поворота кристаллов между двумя положениями, в которых имеет место появление отраженных лучей 4 и 5, равен углу й междудвумя положениями ОА и СС кристаллографической плоскости исследуемого монокристалла, Из чертежа видно, что величина угла б между плоскостью срезаи кристаллографической плоскостью исследуемого кристалла определяется какФ: щ (9-91),Таким образом, зная углы дифракцииисследуемогокристалла 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 плоскостьюс точностью, характерной для измерения углов дифракции рентгеновских лу8901Установку плоскости среза исследуемого кристалла в азимутальном направлении производят по положению совмещенной с ней кристаллогрвфической плоскости эталонного кристалла, которую устанавливают, например, методом наклона, с точностью, определяемой погрешностями установки кристаллов относитель но экваториальной плоскости с помощью . дифракции рентгеновских лучей, еТаким образом, величина погрешности определения ориентировки, обусловленная неточной установкой:плоскости, среза исследуемого кристалла в азимутальном направлении, снижена до вели З чины погрешности измерения углов дифракции рентгеновских лучей ( " 1 угл. с), что определяет более высокую точность предлагаемого способа по сравнению с известными, 2Кроме того, при использовании эталонного кристалла, имеющего с исследуемым равные углы дифракции, точность определений может быть повышена эв счет прямого измерения угла среза рав- ЗЗ ного в этом случае углу поворота штак как при этом исключаются погрешности определения абсолютных значений углов дифракции рентгеновских лучей,В предлагаемом способе применяют ЗО эталонный моноблочный кристалл, приготовленный путем скалывания по плоскости спайности или выполненный с учетом естественного плвстинчатого габитуса кристалла, ЗФформула изобретенияСпособ определения ориентировки кристалла, включающий облучение исследуемого кристалла монохроматическим рентгеновским пучком, установку плоскости среза и криствллографической плос 764кости исследуемого кристалла нормально экваториальной плоскости гониометра, поворот кристалла между двумя угловыми положениями относительно пучка и измерение угла поворота, по которому судят об угле среза исследуемогокристалла между его поверхностью икриствллографической плоскостью, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что с цельюповышения точности определения ориентировки кристалла, на плоскость срезаисследуемого кристалла накладываютэталонный кристалл с плоскостью поверхности, совпадающей с его кристаллографической плоскостью, через эталонный кристалл на плоскость среза исследуемого кристалла направляют рентгеновский пучок и осуществляют поворотсистемы кристаллов между двумя следующими угловыми положениями; положением отражения рентгеновского пучка эталонным кристаллом и положениемотражения исследуемым кристаллом, аугол среза определяют по следующейформуле:о= оГ-(3-В ),где о - угол поворота между отражающими положениями исследуемого и этЮлонного кристаллов, 9 и 6 - углы дифракции исследуемого и эталонного кристаллов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Гониометр ГУР. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, Л 1977, с 262, Хейкер П, М. Рентгеновская дифрактометрия монокристаллов, Л., "Машиностроение, 1973, с, 125-129.3. Баденко Л. Т. Швидке визнвчення ор ентац 1 монокристал в 6 на дифрактометр 1 УРСИ. - "Укр. ф 1 з. журн." т, 7 1962, % 1, с. 67-71 (прототип)./68 Тираж. 9 ХО ПодписВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/б е Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,Составитель Т, ВладимироваТимяхина Техред Ж. Кастелевич Корректор В. Бутага