Требования к квалификации исполнителя

Определение ориентации и разориентации монокристаллических образцов.

Методические указания по выполнению лабораторной работы по курсу

«Методы исследования и моделирования нанообъектов, приборов и нанотехнологических процессов»

 

Калуга, 2015 г.

 

УДК 621

Методические указания издаются в соответствии с учебным планом направления подготовки 28.04.02Наноинженерия.

 

Методические указания рассмотрены и одобрены:

кафедрой «Материаловедение»(ЭИУ4-КФ)

 

протокол № 1 от «30» августа 2015 г.

 

Зав. кафедрой ЭИУ4-КФ_______________ д.т.н., профессор Косушкин В.Г.

 

 

Авторы: __________ доцент кафедры ЭИУ4-КФ, к.ф.-м.н. Прохоров И.А.

 

 

Аннотация

 

В методических указаниях приведены: цель выполнения лабораторной работы по дисциплине «Методы исследования и моделирования нанообъектов, приборов и нанотехнологических процессов», исходные данные, порядок выполнения и содержание, требования к оформлению, список рекомендуемой литературы.

 

* Калужский филиал МГТУ им.Н.Э.Баумана 2015 г.

* Прохоров И.А.

 

Цель работы: изучение методов ориентирования кристаллов и определения углов разориентации образцов.

 

Задача работы: определить величину разориентации конкретных монокристаллических образцов с использованием гониометрической приставки ГП–14.

 

Лабораторная методика
	Лабораторная методика контроля кристаллографической ориентации поверхности пластин-заготовок и подложек
			лист		листов

 

Назначение и область применения

Измерение угла разориентации поверхности пластин-заготовок и изготовленных из них подложек и кристаллографической плоскости (100).

Материалы и оборудование

1.2.1. Рентгеновский дифрактометр.

1.2.2. Монохроматор.

1.2.3. Образец – монокристаллическая алмазная пластина-заготовка или подложка.

 

Условия проведения работ

- температура воздуха 23ºС ± 2ºС;

- относительная влажность 65±15%;

- атмосферное давление 760 ± 30 мм рт.ст.;

- напряжение электрической сети 220 В (+10/-15%);

- частота электрической сети 50±5 Гц.

При выполнении измерений на рентгеновском дифрактометре необходимо соблюдать правила пользования рентгеновским дифрактометром, правила эксплуатации электротехнических установок, а также технику безопасности при работе с источниками ионизирующего излучения.

 

Алгоритм проведения работ

4.1. Провести подготовку к работе рентгеновского дифрактометра в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.

4.2. Перед выполнением измерений откалибровать и отъюстировать прибор согласно Методике калибровки рентгеновского дифрактометра.

4.3. Установить образец на подвижный X,Y.Z-столик.

4.4. Перед началом измерений установить монохроматор, по межплоскостному расстоянию для выбранного отражения, близкий к исследуемому образцу.

4.5. Провести настройку положения образца путем совмещения оси вращения исследуемого кристалла с оптической осью прибора. Для этого выполнить процедуру так называемого «располовинивания» пучка, т.е. ввести кристалл в пучок так, чтобы интенсивность регистрируемого детектором излучения равнялась половине интенсивности прямого пучка (без кристалла), а при повороте кристалла на 180° вокруг вертикальной оси также составляла половину первичной интенсивности (Рис.1).

Рис. 1. Схема «располовинивания» образца.

 

4.6. Установить детектор с открытыми щелями на двойной угол Брэгга для выбранного отражения.

4.7. Установить образец в азимутальное положение φ=0º.

4.8. Путем вращения кристалла по оси θ найти дифракционное отражение. При этом наклон образца должен составлять 0º.

4.9. Зафиксировать угол, при котором наблюдается дифракционное отражение.

4.10. Повторить пункты 1.4.8 и 1.4.9 при азимутальном положении образца φ = 90º, φ = 180º и φ = 270º.

4.11. Произвести расчет угла разориентации ψ:

В двух взаимно перпендикулярных направлениях записать углы, при которых фиксируются отражения θ ₀, θ ₉₀, θ ₁₈₀ и θ ₂₇₀. Рассчитать углы скоса в этих направлениях по формулам:

D q ₁ = (q ₀ - q ₁₈₀)/2 (1)

D q ₂ = (q ₉₀ - q ₂₇₀)/2 (2)

Вывести дифракционную плоскость в отражающее положение. Для этого необходимо повернуть кристалл по азимуту на угол φ и наклонить его на угол ψ.

Азимутальный угол φ определяется следующим образом: необходимо один квадрант окружности (90 градусов) поделить между двумя направлениями в соотношении:

(3)

Повернув кристалл по азимуту на угол φ, необходимо наклонять кристалл до того момента, пока отражение от него не станет максимальным. Этот угол и будет определяться как угол разориентации ψ. При этом отражение должно фиксироваться в симметричной схеме (при угле Брэгга), а азимутальный угол определяет ось клина.

 

Требования к квалификации исполнителя

К выполнению измерений на рентгеновском дифрактометре допускают лиц, имеющих высшее и среднее специальное образование, сдавших экзамены по электро- и радиационной безопасности и обученных безопасным приемам работы на рентгеновском дифрактометре, изучивших устройство и принцип работы рентгеновского дифрактометра и настоящую методику выполнения измерений.

 

Техника безопасности

При выполнении измерений соблюдают требования ОСПОРБ-99, НРБ-99, «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей ПТЭ», «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей ПТБ».

При работе с источником ионизирующего излучения следует соблюдать нормы радиационной безопасности. При выполнении измерений на рентгеновском дифрактометре необходимо использовать защитные экраны из свинцового стекла, очки для защиты глаз, резиновый фартук.

 

 

Вопросы:

– с какой точностью можно определить ориентацию пластины? Чем она определяется?

– чем определяется точность изготовления ориентированных подложек?