[实用新型]用于薄片晶体的二维定向误差精密测量系统

说明书

本实用新型公开了一种用于薄片晶体的二维定向误差精密测量系统，系统中X‑射线源照射至单色器后获得单色光射向利用支架固定的待测晶体样品，支架绕位于铅垂方向的Z轴、与Z轴垂直的位于水平向的Y轴的转动，支架在垂直于Y轴的方向上直线位移，待测晶体样品的待测晶面与Y轴垂直。采用上述测量系统可以实现二维定向误差测量；不依赖标准晶体，测量结果精度高；可以得到定向误差大小及方向两方面信息。

技术领域

本实用新型涉及一种晶体定向误差测量系统及测量方法，尤其涉及一种基于X-射线衍射技术，适用于薄片晶体定向误差的二维精密测量，属于晶体X-射线检测相关技术。

背景技术

晶体是一种广泛应用于半导体工业及X-射线分光领域的材料。在晶体学中，通过定义晶面对晶体内部原子的排列方位进行描述。对不同的使用场合及晶体种类，需要选择不同的晶面。然而，在实际生产加工过程中，所选晶面与晶体物理表面之间可能存在夹角。

定向误差定义为晶面法向与物理表面法向之间的夹角。定向误差的存在会对晶体性能有多方面的影响：在半导体工业领域，定向误差会导致晶体的电学、磁学性质发生改变，影响电子元器件性能。在X-射线光学领域，定向误差会影响晶体光学元件能量及空间分辨率。因此，精确测定晶体的定向误差具有重要意义。为了精确测定定向误差，测量内容应包括三个方面：1.定向误差的大小；2.定向误差的方向；3.定向误差的二维分布。只有将这三个参数全部测出，才能完善地描述晶体的定向误差。

目前，X-射线衍射(X-ray diffraction，简称XRD)是一种常用的晶体检测手段。根据Bragg原理，X-射线波长与晶体晶面间距及Bragg角有如下关系：

nλ＝2dsinθ ①

其中，n为衍射级次，λ为X-射线波长，d为晶格间距，θ为Bragg 角。因此，当单色X-射线照射在晶面上时，只有与晶面形成特定夹角的光线才会发生衍射，这是XRD晶体检测的基础。

现有的晶体定向仪通过测量单色X-射线被晶体衍射时，晶体物理表面与入射光的夹角，并将该夹角与Bragg角的差值作为晶体的定向误差。但是，这种测量方法有三方面问题：

1.照射在晶体上的X-射线光斑较大，测得的定向误差是整个光斑区域内的平均值，样品台也不具备平移功能，无法得到定向误差的二维分布；

2.测得的定向误差只是实际定向误差在该方向的投影，测量结果不准确，同时，现有设备也无法测出定向误差的方向；

3.样品台的角度需要基准，现有方法是利用标准晶体进行标定，那么，标准晶体本身的定向误差将会累积在最终的测量结果中。

可见，现有定向仪无法满足二维高精度晶体定向的需求。

实用新型内容

本实用新型的首要目的是提供一种二维晶体定向误差测量系统，能够实现高精度二维定向误差测量。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种用于薄片晶体的二维定向误差精密测量系统，其特征在于：X-射线源，X-射线源照射至单色器后获得单色光射向待测晶体样品，工作台上设置有支架固定待测晶体样品，支架绕位于铅垂方向的Z轴、与Z轴垂直的位于水平向的Y轴的转动，支架在垂直于Y轴的方向上直线位移，待测晶体样品的待测晶面与Y轴垂直。

采用上述测量系统其技术效果体现在以下几方面：1.可以实现二维定向误差测量；2.不依赖标准晶体，测量结果精度高；3.可以得到定向误差大小及方向两方面信息。

附图说明

图1是本实用新型的测量原理示意图；

图2是相关参数的定义示意图；

图3是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式