[發明專利]用于薄片晶體的二維定向誤差精密測量方法

有效

• 申請號: 201810813573.4
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108613641B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 安寧;吳華峰;李朝陽;徐勇
• 申請（專利權）人: 安徽創譜儀器科技有限公司
• 主分類號: G01B15/00
• 分類號: G01B15/00;G01N23/20
• 代理公司: 合肥誠興知識產權代理有限公司 34109
• 代理人: 湯茂盛

本發明公開了一種用于薄片晶體的二維定向誤差精密測量方法，方法中將待測晶體樣品固定在吸板上，探測器與X?射線夾角旋轉至Bragg角的2倍，利用精密轉臺對待測晶體樣品繞z方向的θ角進行掃描，將待測晶體樣品的相位角即繞y方向轉動改變直到待測晶體樣品的相位角完成360°旋轉。采用上述方法可以實現二維定向誤差測量；不依賴標準晶體，測量結果精度高；可以得到定向誤差大小及方向兩方面信息。

技術領域

本發明涉及一種晶體定向誤差測量系統及測量方法，尤其涉及一種基于X-射線衍射技術，適用于薄片晶體定向誤差的二維精密測量，屬于晶體X-射線檢測相關技術。

背景技術

晶體是一種廣泛應用于半導體工業及X-射線分光領域的材料。在晶體學中，通過定義晶面對晶體內部原子的排列方位進行描述。對不同的使用場合及晶體種類，需要選擇不同的晶面。然而，在實際生產加工過程中，所選晶面與晶體物理表面之間可能存在夾角。

定向誤差定義為晶面法向與物理表面法向之間的夾角。定向誤差的存在會對晶體性能有多方面的影響：在半導體工業領域，定向誤差會導致晶體的電學、磁學性質發生改變，影響電子元器件性能。在X-射線光學領域，定向誤差會影響晶體光學元件能量及空間分辨率。因此，精確測定晶體的定向誤差具有重要意義。為了精確測定定向誤差，測量內容應包括三個方面：1.定向誤差的大小；2.定向誤差的方向；3.定向誤差的二維分布。只有將這三個參數全部測出，才能完善地描述晶體的定向誤差。

目前，X-射線衍射(X-ray diffraction，簡稱XRD)是一種常用的晶體檢測手段。根據Bragg原理，X-射線波長與晶體晶面間距及Bragg角有如下關系：

nλ＝2d sinθ ①

其中，n為衍射級次，λ為X-射線波長，d為晶格間距，θ為Bragg角。因此，當單色X-射線照射在晶面上時，只有與晶面形成特定夾角的光線才會發生衍射，這是XRD晶體檢測的基礎。

現有的晶體定向儀通過測量單色X-射線被晶體衍射時，晶體物理表面與入射光的夾角，并將該夾角與Bragg角的差值作為晶體的定向誤差。但是，這種測量方法有三方面問題：

1.照射在晶體上的X-射線光斑較大，測得的定向誤差是整個光斑區域內的平均值，樣品臺也不具備平移功能，無法得到定向誤差的二維分布；

2.測得的定向誤差只是實際定向誤差在該方向的投影，測量結果不準確，同時，現有設備也無法測出定向誤差的方向；

3.樣品臺的角度需要基準，現有方法是利用標準晶體進行標定，那么，標準晶體本身的定向誤差將會累積在最終的測量結果中。

可見，現有定向儀無法滿足二維高精度晶體定向的需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種對薄片晶體的二維定向誤差實施精確的測量。

一種薄片晶體的二維定向誤差精密測量方法，包括以下步驟：

步驟1：將分度轉臺、精密轉臺及二維平移臺歸位為零或初始位，待測晶體樣品固定在吸板上；

步驟2：在控制系統中輸入待測晶體樣品的理論晶面間距、x方向及z方向上的測點間距及測點數量、方位角每次旋轉的角度間隔

步驟3：控制系統根據單色X-射線波長、上述步驟2中輸入的理論晶面間距，得到理論的Bragg角，控制精密轉臺將待測晶體樣品的待測晶體表面與X-射線夾角旋轉至Bragg角，并將探測器與X-射線夾角旋轉至Bragg角的2倍；

步驟4：利用精密轉臺對待測晶體樣品繞z方向的θ角進行掃描，當探測器信號達到最強，通過角度編碼器記錄繞z方向的轉角數值；

步驟5：控制分度轉臺將待測晶體樣品的相位角即繞y方向轉動改變重復步驟4；