Способ определения направления дислокаций в монокристаллах с помощью асм

Изобретение относится к приборам и методам экспериментальной физики и предназначено для исследования дефектной структуры кристаллов. Способ имеет преимущество по сравнению с методом рентгенодифракционной топографии: нет необходимости разрушать исследуемый образец, можно осуществлять экспрессный контроль больших партий монокристаллов. Способ впервые обеспечивает возможность экспресс-определения направления дислокаций в монокристаллах и эпитаксиальных пленках. Способ определения дислокаций в кристаллах включает селективное химическое травление кристалла до получения ямок травления размером 0,4-2 мкм и наблюдение ямок травления с помощью атомно-силового микроскопа. Измеряют угол наклона граней ямок травления, по полученным данным строят геометрические модели ямок и по наклону пирамид ямок травления рассчитывают направления дислокаций.

 

Изобретение относится к приборам и методам экспериментальной физики и предназначено для исследования дефектной структуры кристаллов.

Известен способ исследования дислокаций в кристаллах рентгенодифракционной топографией, которая позволяет определить направления дислокации [Данильчук Л.Н., Окунев А.О., Иванов К.Г., Тимофеева Ю.В. Исследование дефектов структуры полуметаллов и полупроводников на основе монокристаллических сплавов (Bi+Sb) методами рентгеновской топографии//Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2008. - Том 74. - №3. - С. 25-32].

Недостатками этого способа является сложность аппаратуры, необходимость разрушения образца для приготовления тонких шлифов исследуемого кристалла (0,2 мм), свойства рентгеновского излучения, вредные для здоровья особенно при длительной экспозиции (несколько часов), необходимость специально подготовленного персонала.

Известен также металлографический способ определения дислокаций в кристаллах, включающий избирательное химическое травление в сочетании с подсчетом количества дислокаций под металлографическим микроскопом, который широко применяется в промышленных условиях при оценке качества кристаллов. Этим способом определяют важный параметр кристаллов - плотность дислокаций [Амелинкс С. Методы прямого наблюдения дислокаций. - М.: Мир. 1968. - 440 с.]. Недостатком этого метода является его ограниченность (определяется количество дислокаций, но не их направление), что не позволяет делать определенных выводов об условиях роста кристаллов и их свойствах.

Цель изобретения - определение направлений дислокаций.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения направлений дислокаций в кристаллах, включающему селективное химическое травление кристалла и исследование ямок травления дислокаций, которое производят с помощью атомно-силового микроскопа, при этом измеряют геометрические параметры (углы наклона) граней ямок травления, по полученным данным строят геометрические модели ямок дислокаций и по наклону пирамиды ямки травления определяют направление дислокаций.

Сущность изобретения заключается в сочетании химического травления с исследованием геометрических параметров ямок травления с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) и последующим моделированием геометрии ямки травления. Такая процедура дает возможность обнаружить различное огранение центральных участков, которое согласно законам геометрической кристаллографии отражает группу симметрии соответствующих им дислокаций. Свойство дислокаций, соответствующих разным направлениям, отличны, что определяет их различие по электрофизическим и механическим свойствам. В случае преобладания того или иного типа по всему объему кристалла или в части его исследователь может прогнозировать возможные отклонения в физических свойствах кристалла (легкость скольжения, электрофизические параметры).

Селективное (избирательное) травление осуществляют в составах, рекомендуемых стандартными методиками, но продолжительность травления в данном методе сокращается с нескольких минут до 10 с.

Затем при проведении атомно-силового исследования исходя из пространственной группы симметрии исследуемого кристалла делают вывод о возможных подгруппах симметрии направлений данного кристалла, которым и отвечают дислокации, как линейные дефекты структуры. Замерами ребер основания пирамиды ямки травления определяют группы симметрии дислокаций, геометрические модели типов дислокаций, свойственные данному кристаллу, и служат затем для определения направлений дислокаций. При этом могут быть определены также плотности дислокаций разных типов, являющиеся важнейшей характеристикой качества кристаллов. В качестве примера исследования проводились на кристаллах висмута и висмут-сурьма. Такая процедура может быть проведена для других монокристаллов и эпитаксиальных пленок. В каждом случае в первой стадии исследования проводится детальное измерение геометрической картины ямок травления, идентификация направлений дислокаций по пространственной картине и составление геометрических моделей типов дислокаций для данного образца и данной ориентации пространственной поверхности в образце.

Способ имеет преимущество по сравнению с методом рентгенодифракционной топографии: нет необходимости разрушать исследуемый образец, можно осуществлять экспрессный контроль больших партий монокристаллов. Преимущество по сравнению с металлографическим методом состоит в том, что, во-первых, позволяет изучить пространственную картину ямки травления дислокаций, во-вторых, для исследования можно использовать значительно меньшие по размерам ямки травления, имеющие более правильную форму в силу того, что при этом концентрация травителя в процессе травления изменяется меньше.

Способ впервые обеспечивает возможность экспресс - определения направления дислокаций в монокристаллах и эпитаксиальных пленках.

Способ определения дислокаций в кристаллах, включающий селективное химическое травление кристалла и исследование ямок травления дислокаций, отличающийся тем, что, с целью определения направлений дислокаций, травление производят в травителе до получения ямок травления размером 0,4-2 мкм, наблюдение ямок травления производят с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), при этом измеряют геометрические параметры (угол наклона граней) ямок травления, по полученным данным строят геометрические модели ямок дислокаций, по наклону пирамид ямок травления рассчитывают направления дислокаций.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и касается способа измерения пороговой разности температур инфракрасного матричного фотоприемного устройства.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и касается способа измерения пороговой разности температур инфракрасного матричного фотоприемного устройства.

Группа изобретений относится к способам имитационного тестирования изделий микро- и наноэлектроники. На приборную структуру воздействуют эквивалентным облучением ионами с флюенсом от 109 см-2 до 1015 см-2 и энергией в интервале 1-500 кэВ, уточняемыми в зависимости от состава и морфологии структуры, при этом уточняемые величины флюенса и энергии ионов, обеспечивающие эквивалентность, определяют расчетом, путем компьютерного моделирования концентрации и распределения смещенных атомов при облучении ионами в чувствительных областях приборной структуры и сравнения с результатами такого же компьютерного моделирования при облучении быстрыми нейтронами, причем для установления правильности расчета эквивалентного флюенса выбирают флюенс ионного облучения, при котором изменение критериальных параметров превышает порог чувствительности средства контроля критериальных параметров, определяют соответствующий эквивалентный флюенс облучения быстрыми нейтронами, проводят разовое натурное испытание облучением приборной структуры быстрыми нейтронами при эквивалентном флюенсе, сравнивают полученное отклонение критериальных параметров с отклонением при выбранном флюенсе ионного облучения и судят по результату сравнения о правильности расчета эквивалентного флюенса.

Использование: для измерения механических напряжений в МЭМС структурах. Сущность изобретения заключается в том, что способ измерения механических напряжений в МЭМС структурах включает формирование между пленкой-покрытием и основой промежуточного слоя, при этом промежуточный слой может иметь произвольную толщину, измеряют относительное удлинение пленки-покрытия по изменению величины зазора между краем балки и периферией пленки-покрытия посредством растрового электронного микроскопа и рассчитывают механические напряжения на рабочих пластинах по формуле ,где L - длина свободного конца балки после удлинения/сжатия, d0 - зазор между краем балки и областью периферии пленки-покрытия до травления промежуточного слоя, d - зазор между краем балки и областью периферии пленки-покрытия после травления промежуточного слоя, - модуль Юнга покрытия, -коэффициент Пуассона покрытия.

Изобретение относится к электрофизическим способам определения степени релаксации барьерного слоя нитридной гетероструктуры и применяется для оценки качества кристаллической структуры, в которой наблюдается пьезоэлектрическая поляризация.

Использование: для одновременного определения толщины полуизолирующей подложки, толщины и удельной электропроводности нанесенного на нее сильнолегированного слоя и подвижности свободных носителей заряда в этом слое.

Изобретение относится к технологии косвенного контроля степени влияния дефектообразования на рекомбинационное время жизни носителей в полупроводниковых квантовых точках на основе гетероперехода первого рода, повышающего эффективность изготовления приборов оптоэлектроники.

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для определения электрофизических параметров слоя полупроводника на поверхности диэлектрика и может найти применение в различных отраслях промышленности при контроле свойств полупроводниковых слоев.

Изобретение может быть использовано для измерения электрофизических параметров полупроводниковых монокристаллических пластин, автоэпитаксиальных и гетероэпитаксиальных структур, а также структур типа полупроводника на изоляторе.

Изобретение относится к технологии контроля качества полупроводниковых гетероструктур с квантовыми точками и может быть использовано для обнаружения глубоких дефектов, создаваемых слоем квантовых точек InAs в матрице GaAs.

Изобретение относится к технике измерения предельных параметров мощных биполярных транзисторов и может использоваться на входном и выходном контроле их качества.

Изобретение относится к приборам и методам экспериментальной физики и предназначено для исследования дефектной структуры кристаллов. Способ имеет преимущество по сравнению с методом рентгенодифракционной топографии: нет необходимости разрушать исследуемый образец, можно осуществлять экспрессный контроль больших партий монокристаллов. Способ впервые обеспечивает возможность экспресс-определения направления дислокаций в монокристаллах и эпитаксиальных пленках. Способ определения дислокаций в кристаллах включает селективное химическое травление кристалла до получения ямок травления размером 0,4-2 мкм и наблюдение ямок травления с помощью атомно-силового микроскопа. Измеряют угол наклона граней ямок травления, по полученным данным строят геометрические модели ямок и по наклону пирамид ямок травления рассчитывают направления дислокаций.

Наверх