[发明专利]c面GaN材料应力沿c轴分布信息的测量方法

摘要

本发明公开了一种c面GaN材料应力沿c轴分布信息的测量方法，主要解决现有技术不能用x射线衍射仪获取应力沿c轴分布的信息的问题。其技术步骤是将c面GaN材料水平放置于x射线衍射仪的载物台；依次对GaN材料中的(0002)晶面和(103)晶面进行对光；以不小于50nm的步长减小x射线透射深度，并在各透射深度下获取(103)晶面的布拉格角；将测得的一组布拉格角代入布拉格方程，得到一组(103)晶面的面间距；根据这一组面间距计算c面GaN材料应力沿c轴分布的信息。本发明测试成本低，对被测材料无损伤，能获取一组应力沿c轴的分布信息，可用来分析c面GaN材料应力沿c轴的分布。

主权项

一种c面GaN材料应力沿c轴分布信息的测量方法，包括如下步骤：(1)将c面GaN材料水平放置于x射线衍射仪的载物台，该载物台设有三个转动轴，分别为ω轴、χ轴和φ轴，其中，ω轴平行于载物台，且垂直于x射线入射光束与x射线探测器组成的平面；χ轴平行于载物台，且与ω轴垂直；φ轴垂直于载物台；探测器可绕与ω轴重合的2θ轴旋转；(2)依次对所述GaN材料中的(0002)晶面和晶面进行对光：(2a)将x射线衍射仪工作模式调为双轴晶衍射模式；(2b)对(0002)晶面做ω扫描，得到该晶面的摇摆曲线，然后将载物台ω角旋转至该曲线的衍射峰中心位置，其中ω角表示载物台绕ω轴相对于载物台初始位置旋转过的角度；(2c)对(0002)晶面做探测器扫描，得到探测器扫描曲线，然后将探测器2θ角旋转至该曲线的衍射峰中心位置，其中2θ角表示探测器绕2θ轴相对于探测器初始位置旋转过的角度；(2d)重复步骤(2b)，再对该(0002)晶面做一次χ扫描，得到χ扫描曲线，并将载物台χ角旋转至χ扫描曲线最高点所在位置，其中χ角表示载物台绕χ轴相对于载物台初始位置旋转过的角度；(2e)重复步骤(2b)‑(2c)，直到摇摆曲线的峰值不再增大，得到(0002)晶面双轴晶最佳对光条件，推出ω、2θ和χ轴的零点校正角；(3)同时旋转载物台的ω轴、χ轴和φ轴，使该GaN材料以晶面法线为轴单方向旋转，并以不小于50nm的步长逐渐减小x射线透射深度，每改变一次透射深度就对晶面进行一次三轴晶2θ‑ω扫描，获取与该透射深度所对应的晶面的布拉格角θ；在所有x射线透射深度下都进行扫描后，最后得到一组晶面的布拉格角θi，i＝1,2,…,N，N表示x射线不同透射深度的个数；(4)将测得的一组布拉格角θi代入以下布拉格方程，得到一组晶面的面间距di：di=nλ2sinθi,i=1,2,...,N]]>其中，λ为x射线源所发射的x射线的波长，n为衍射级数；(5)将计算得到的一组面间距di代入以下方程组，得到c面GaN材料沿c轴分布的c面面内应力分量εi//和c面法线方向上的应力分量εi⊥：ϵi//=di-drdr(h2+k2+l2)(h2+k2)-2v1-vl2,i=1,2,...,N]]>ϵi⊥=-2v1-vϵi//]]>其中，dr为晶面的参考面间距，h、k、l为晶面的米勒指数，ν为c面GaN材料的泊松比，取值为0.183。