Определение радиуса кривизны монокристаллических пластин и эпитаксиальных структур

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 рентгенодифракционных методов определения радиуса кривизны монокристаллических пластин и эпитаксиальных структур.

 

Задача работы: рассчитать радиус кривизны и направление изгиба образца из углового положения пиков дифракционного отражения при использовании двойной щели с известной базой.

 

 

Рентгенооптическая схема
определения радиуса кривизны

 

ω

α2

S

α1

F

R

M

D

C

L

 

 

F – источник излучения; М – кристалл-монохроматор; S – двойная щель;
C – исследуемый кристалл; D – детектор излучения;
α₁, α₂ – условные обозначения щелей,

L – расстояние между щелями (база)

Радиус кривизны определяется из соотношения

R = L / Dw sinw,

где w – угол падения рентгеновских лучей на поверхность образца.

 

 

 

 

Образец ЭЦ – 1 №30. Кривая качания 00012 при использовании двойной щели, база L=2 мм, a₁ и a₂ – условное обозначение щелей, a₂ соответствует левой щели на схеме

 

 

 

 

Образец РО908Ш0021. Кривая качания 00012, CuK_a1, при использовании двойной щели, база L=2 мм.

 

 

 

Образец РО908Ш0021. Кривая качания 00012, CuK_a1, при использовании двойной щели, база L=2 мм. Измерения проведены при большей скорости вращения образца, чем на предыдущем рисунке.

 

 

 

 

Образец ЭЦ – 1 №30. Кривая качания 00012 при использовании двойной щели, база L=2 мм, a₁ и a₂ – условное обозначение щелей, a₂ соответствует левой щели на Рис. 2 в статье.

Измерения проведены в медном излучении с использованием монохроматора из Ge, отражение 333. Практически, бездисперсионная схема, т.к. брэгговский угол q₃₃₃ для Ge (45,04°) очень близок к брэгговскому углу q₀₀₀₁₂ для сапфира (45,33°).

 

 

ЭЦ – 1 №30.

Толщина 400 мкм; радиус кривизны R=12 м, выпуклость с обратной шлифованной стороны, разориентация ~ 1° параллельно базовому срезу.

 

Результаты измерений на подложках из сапфира ЭЦ – 1 №30 и РО908Ш0021.

 

ЭЦ – 1 №30.

Толщина 400 мкм; радиус кривизны R=12 м, разориентация ~ 1° параллельно базовому срезу.

 

РО908Ш0021.

Толщина 450 мкм; радиус кривизны R=42,5 м, разориентация 4,7' в сторону базового среза, полуширина кривой качания 00012 составляет Dw_1/2= 3,7².

 

Измерения проведены в медном излучении с использованием монохроматора из Ge, отражение 333. Практически, бездисперсионная схема, т.к. брэгговский угол q₃₃₃ для Ge (45,04°) очень близок к брэгговскому углу q₀₀₀₁₂ для сапфира (45,33°).

 

 

Вопросы:

 

– как определить направление изгиба образца?

 

– как можно повысить чувствительность метода?