[发明专利]辨别非（100）面氧化镓晶体有无孪晶的HRXRD测试方法

说明书

一种辨别非（100）面氧化镓晶体有无孪晶的HRXRD测试方法，将非（100）面氧化镓晶体放置在设备样品台上；将入射狭缝宽度设为10mm~13mm；将2θ设定为31.738°对应晶面为（002）；将样品从0°旋转至90°，旋转步长设定为0.1°~0.3°，记录（002）面衍射峰个数，样品台复位，然后以原点为中心在X‑Y平面上旋转180°，再以[010]晶向为轴将样品从0°旋转至90°，旋转步长设定为0.1°~0.3°，记录（002）面衍射峰个数；如果上述过程中，只探测到1个（002）面衍射峰，则判定测试区域内无孪晶，若探测到多个（002）面衍射峰，则判定测试区域内有孪晶；提高了效率、降低了成本。

技术领域

本发明涉及一种辨别非（100）面氧化镓晶体有无孪晶的HRXRD（高分辨X射线衍射）测试方法，属于半导体单晶材料测试技术领域，用于判定非（100）面氧化镓晶体中是否存在孪晶。

背景技术

氧化镓单晶（氧化镓）室温下的禁带宽度约为4.9 eV，击穿场强高达8MV/cm，Baliga优值（低损指数）为Si单晶的3000倍以上，是一种理想的耐高压、低损耗功率器件的衬底材料。氧化镓单晶材料可以采用熔体法进行制备，生长速率快、晶体质量高、成本低，具有广阔的应用前景。氧化镓单晶属于单斜晶系，a=1.223nm，b=0.304nm，c=0.58nm，各向异性显著，其中（100）面最易获得，但是无法进行同质外延，严重限制了其应用。同质外延所需的晶面均与（100）面存在夹角，在生长此类晶面的氧化镓晶体时就会产生孪晶。非（100）面氧化镓晶片中存在孪晶就会影响外延层的质量，因此，必须在使用前辨别该晶片中是否存在孪晶。

非（100）面氧化镓晶体孪晶条纹与生长条纹非常相似，不易辨别，通常需要经过切割、研磨和抛光等一系列加工工艺之后，再用微分干涉显微镜观察才能确定该晶体中是否存在孪晶，但是该方法需要的时间过长，并且观察孪晶条纹的准确程度较低，与研磨抛光质量密切相关。

发明内容

具有现有技术存在的不足，本发明提供了一种辨别非（100）面氧化镓晶体有无孪晶的高分辨X射线衍射测试方法，本方法很好地解决了无法直接辨别非（100）面氧化镓晶体中是否存在孪晶的问题。

本发明采用的技术方案是，一种辨别非（100）面氧化镓晶体有无孪晶的HRXRD测试方法，步骤如下：

a.将非（100）面氧化镓晶体放置在HRXRD设备的样品台上，使其边缘与x轴重合，并且[010]晶向平行于X轴方向；

b.将入射狭缝宽度设为10mm~13mm，保证测试区域尽可能大；

c.将2θ设定为31.738°，对应晶面为（002），因为（002）面的峰强明显大（001）面，在测试过程中更容易检测到；

d.以[010]晶向为轴，将样品从0°旋转至90°，旋转步长设定为0.1°~0.3°，记录（002）面衍射峰个数，样品台复位，然后以原点为中心，在X-Y平面上旋转180°，再以[010]晶向为轴，将样品从0°旋转至90°，旋转步长设定为0.1°~0.3°，记录（002）面衍射峰个数；

e.如果上述过程中，只探测到1个（002）面衍射峰，则判定测试区域内无孪晶，若探测到多个（002）面衍射峰，则判定测试区域内有孪晶，因为生长面与孪晶面沿（100）面对称，且与（001）面呈不同的夹角，分别用α1和α2表示，若测试区域内有孪晶，则当样品台旋转至α1和α2时，均会出现衍射峰，若测试区域内无孪晶，则只有当样品台旋转至α1时会出现衍射峰；

f.将样品台复位，以狭缝宽度为步长、沿y轴移动样品，重复d~e，直至测试区域覆盖整个晶体，因为氧化镓晶体中孪晶是沿[010]方向贯穿的，若沿y轴方向移动样品，所有测试区域均无孪晶，则可以判定该晶体中不存在孪晶。

本发明的有益效果是：