[发明专利]晶体定向方法、装置及晶体加工方法

说明书

本发明公开了一种晶体定向方法及装置，属于晶体定向技术领域。所述装置包括X射线衍射仪和搭载于X射线衍射仪的基台，基台上设置有待测晶体搭载区、水平翻转机构、轴向旋转机构和竖直升降机构。定向方法包括：放置待测晶体于基台上；全谱范围内对待测晶体进行衍射；小角度调节水平翻转机构和轴向旋转机构，记录X射线衍射仪对待测晶体不同晶面的衍射强度；预判目标晶面所需的基台调整角度和旋转方向，调节并微调做衍射，直至衍射谱中只保留目标晶面的衍射峰。本发明比劳埃衍射仪法和定向仪法更加便捷；能够精确获取所需晶面；成本低，无需其他辅助设备。本发明还公开了根据上述晶体定向方法的晶体加工方法。

技术领域

本发明涉及晶体定向技术领域，尤其涉及一种晶体定向方法、装置及晶体加工方法。

背景技术

随着科技的不断发展，压电晶体、铁电晶体、激光晶体、半导体晶体、热电晶体、闪烁晶体等晶体材料因具有丰富的物理性能而得到越来越广泛的应用。晶体由于原子排布和成键各向异性导致物化性能各向异性，即晶体沿不同方向上具有不同的光学、电学、力学等物理性能，实际应用需要沿着性能最佳的方向定向切割，获取特定晶面和晶向，然后再进行后续加工及器件制备，获得最佳性能。以热电材料为例，热电材料的性能一般通过无量纲热电优值zT＝S²σT/κ来评价，其中S为塞贝克系数，σ为电导率，κ为热导率，T为绝对温度。高性能热电材料要求高的塞贝克系数、高的电导率和低的热导率。SnSe晶体,沿b和c轴的电导率远高于a轴方向大，又由于b轴方向有着更低的热导率，因此沿着b轴方向具有最佳的热电性能。

晶体定向方法较多，常用的有光像法、锥光图法、定向仪法和劳埃衍射仪法等。光像法和锥光图法直接采用光学显微镜观察晶面形貌，根据形貌判断晶面取向来进行晶体定向，随机性和误差较大，精确度较低。定向仪法对样品损耗比较大，需要预估所需的某晶面的大致方向，切割出晶面，然后通过不断尝试来逐步切割来晶体定向。另外，定向仪法射线能力低，对于衍射弱且对射线有强吸收的材料，如CuCl，定向仪获取的衍射信号太弱无法定向。劳埃法虽然可以精确定出晶体方向，但也需要先找出高对称轴，然后在此基础上尝试旋转晶体获取所需晶面方向。但是，劳埃衍射仪价格昂贵，是定向仪的10倍以上，不适合推广。综上，现有的晶体定向方法效率较低、精确度较低或价格昂贵或衍射信号弱，市场需要一种简单易操作且低成本的强光源定向装置。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供的晶体定向方法及装置，能够解决现有的晶体定向方法效率较低、信号弱和成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明第一方面提供一种用于晶体定向的装置，包括X射线衍射仪和搭载于X射线衍射仪的基台，所述基台上设置有待测晶体搭载区、水平翻转机构、轴向旋转机构和竖直升降机构。

进一步地，所述X射线衍射仪为粉末X射线衍射仪。

进一步地，还包括测角器。

在本发明的技术方案中，基台上的待测晶体搭载区用于搭载待测晶体，竖直升降机构用于基台的高度调节，通过调节竖直升降机构将待测晶体调整到适合X射线衍射仪的高度位置，而水平翻转机构(y轴)和轴向旋转机构(x轴)旋转机构则可以带动基台水平翻转和轴向旋转，从而调整X射线衍射仪的对待测晶体的入射角度。测角器用于测量晶体的旋转角度、确认目标晶面的位置。

本发明第二方面提供上述晶体定向装置的定向方法，包括如下步骤：

(1)将待测晶体放置于基台上的待测晶体搭载区，调节竖直升降机构使待测晶体相对于X射线衍射仪置于标准衍射位置；

(2)任意选取一个入射角度，并在全谱范围内对待测晶体进行衍射，根据布拉格公式，如公式1所示，获取此时待测晶体不同晶面的衍射位置和强度，

2dsinθ＝nλ (公式1)；