Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. в. Схема метода плосковолновой топографии для наблюдения дефектов с особо слабыми полями искажений (от иикродефектов — кластеров, дислокационных микропетель размером 1 мкм и т. д.). Отражение от кристаллов K1 и Ki используется для получения высокой коллимации пучка (с расходимостью 0,1—0,01") монохроматического излучения. Кристалл Kp удерживают в определённом отражающем положении в течение десятков часов.
і
съёмке в излучении непрерывного спектра и при использовании микрофокусного источника часто справедливо обратное соотношение
6 OiCtgB-(3) В этом случае 60d ~ 60j, а 6даётся соотношением (1)п
Пространственное разрешение на топограмме в плоскости рассеяния определяется геом. и дифракц. ушире-ниями. Геом. уширение 6xq = 60«*-J1, где I1 —расстоя-ние от кристалла до фотопластинки, 60^ определяется по ф-ле (2) или (3). Дифракц. уширение описывается дииамич. теорией дифракция рентг. лучей и может быть оценено как AtgO1 где Л = XcosO/x^-C — длина экстинкции, XflJii — фурье-компонента поляризуемости рентгеновской, соответствующая атомным плос-
костям с индексами Миллера (hkl) и коэф. С = cos2B нли 1 (для поляризации в плоскости рассеяния и в перпендикулярной ей плоскости соответственно).
Разрешение в направлении, перпендикулярном плоскости рассеяния, определяется геом. уширен нем, к-рое может быть уменьшено путём оптимизации схемы съёмки. Принципиальный предел разрешения Р. т. обусловливает дифракц. уширение. Разрешение лимитируется также разрешающей способностью фотопластинок, к-рая не превышает обычио 300—500 линий/мм. Суммарное действие всех фанторов на практике позволяет получать иа реитг. топограммах изображение с разрешением ~ 3—5 мкм.
Все методы Р. т. дают изображение в масштабе, равном или близком 1:1, увеличенное изображение получают оптич. увеличением топограмм, Методы Р. т. применимы для исследования почти совершенных кристаллов,
Рнс. 7. Топограммы монокристалла Si, полученные с помощью синхротронного излучения. Толщина кристалла 0,35 мм, энергия электронов 7,2 ГэВ, ток в кольце 7 мА, время экспозиции
40 С.
Ряс. 9. Топограммы одного и того же кристалла Si, снятые по методу Ланга в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Отражение (220), излучение Cu Кa%, время экспозиции каждой топограммы 5 ч: а — отражающая поверхность с индексами Миллера (110), тонкие вертикальные чёрные линии — дислокации, гориаойтальные полосы — слои с неоднородно распределённой примесью, возникшие вследствие колебаний концентрации примеси в расплаве за фронтом кристаллизации при выращивании кристалла (полосы роста); б — отражающая поверхность с индексами Миллера (001), изображения тех же дислокаций, что и на рис. а, ко ориентированных вдоль распросг-ранения пучка.
Рис. 8. Топограмма монокристалла Si, полученная методом Ланга, Тонкие чёрные линии — единичные дислокации, тёмные участки — скопления дислокаций, параллельные полосы вдоль краёв кристаллов — экстинкционные контуры или полосы равной толщины.
23*
Рис. 10. Изображение магнитных доменов монокристалла желе-зоиттриевого граната на рентгеновской топограіше, снятой по методу Ланга. Толщина кристалла 180 ним, излучение Ag, Kot , отражение (800), время экспозиции 60 ч.
РЕНТГЕНОВСКАЯ
PEmrEHCttCITAff
Рис. 11. Топограмма фрагмента интегральной микросхемы из монокристалла Si.
т. е. кристаллов с относительно низкой плотностью дефектов. Допустимая плотность дефектов зависит от применяемой схемы съёмки (рис. 1—6) и лимитируется разрешением; напр., дли съёмки по методу Ланга (рис. 5) плотность дислокаций не должна превышать IO4 см-1. На рис. 7—И приведены примеры рентг. топограмм с изображением нек-рых дефектов кристаллич. структуры. Преимущества Р. т. перед обычной оптич. микроскопией — возможность изучать дефекты структуры непрозрачных для видимого света кристаллов, высокая чувствительность, позволяющая регистрировать относит, изменения Ы (до 10_в) и 60 (до ОД"). Р. т. существенно уступает просвечивающей электронной микроскопии в разрешении, но является неразрушающим методом исследования и контроля и применима для изучения структуры относительно толстых кристаллов — толщиной от ~ 1 мм в методе Ланга до неск. см в методе Бормана, основанном на аномального пропускания эффекте. Осн. область применения Р. т.— исследование и контроль качества высокосовершенных Монокристаллов полупроводников и изделий из них. Недостатки Р. т.— относительно низкое разрешение, большая продолжительность съёмки (от иеск. до десяткой часов). Для сокращения съёмки применяются мощные источники рентг. излучения — аппараты с вращающимся анодом и синхротроны, для регистрации — системы визуализации рентг. изображения, в частности рентгенооптич. преобразователи-усилители яркости и рент-генотелевиз. системы, позволяющие проводить наблюдения в режиме реального времени.
Лит.: Berg W., History of load of deformed crystals, «Z. KristalJogr.», 1934, v. 89, 3/4, p. 286; Barrett C. S.,
New microscopy and its potentiality, «Trans. Amer. Inst. Min. and Metal. Eng.», 1945, v. 161, p. 15; S h u I t z L. G., Method of using a fine focus X-ray tube — for examing tbe surface of single crystals, там же, 1954 v. 200 p. 1082; Borrmann G., Hildebrandt G., R6ntgen-Wellenfelder in grossen Kalkspat-kristallen und die Wirkung einer Deformation, *Z. Naturf.», 1956, Bd 112, H. 7, S. 585; Bonse U., Zur rOntgenographischen Be-stimmung des Types einzelner Versetzungen in Einkristal len, «2. Phys.», 1958, Bd 153, H. 3, S. 278; Lang A. R., The projection topograph: a new method In X-ray diffraction mieroraaiography, «Acta Crystallogr.», 1959, v, 12, p. 249; FuJiwara T., New method to taking X-ray radiographs tbe divergent X-ray method, «Mem. Defense Academy», 1983, v. 2, 5, p. 127; Ивдеи-
