半导体单晶激光定向

1、【实验内容】熟悉激光晶轴定向仪的使用方法，并首先对激光晶轴定向仪进行调整。观察被测单晶的外形特征，初步判别晶体的大致取向。对单晶样品进行研磨、腐蚀处理，在晶向显微镜下观察不同单晶 111）、（100）晶向腐蚀坑形状。4把被测样品粘在夹具上，用定向仪测量。测定接近及晶向的硅单晶端面的偏离度。注意光图与腐蚀坑形状之间的关系。确定 单晶的（100）面切割方向。直接用实验测量证明晶面的特征光图中光斑对应的反射面是221面。【实验步骤】一、 硅单晶样品#1. 用208砂在平板玻璃上进行(100)(111)面样品湿磨，使一个端面均匀打毛到用肉眼可见许多微小的解理坑，用水冲洗干净然后进行腐蚀。称量10gNa

2、OH，配置成100mL水溶液，将待腐蚀的硅片浸入盛有腐蚀液的烧杯，并使打毛端面向上。在通风橱中进行电炉加热。在沸腾的腐蚀液中腐蚀 12分钟。用清水冲洗，滤纸吸干。进行金相显微镜下腐蚀坑的形貌观察，(100)样品表面的腐蚀坑为方形，(111)样品表面的腐蚀坑为三角形。二、 样品端面晶向偏离度的测量接上JCD型激光晶轴定向仪220V，50Hz电源。开启激光管。调整光屏，使激光束对准光屏上的透光小孔射出。将待测样品未打毛端面与一载波片紧密接触，用烙铁在样片的边缘融蜡少许，使样品和载波片粘接在一起（注意不要使蜡浸入样品和载波片之间）。再将载波片无样品的一面与晶体夹具端面粘在一起。调节晶体夹具底座的轴向

3、水平移动，使晶体夹具朝向激光光轴来回移动，并使激光照射在没有样品和蜡的载波片表面部分。这时可以调节夹具的角度（水平角、俯仰角）或垂直升降，使载波片反射光中心点与透光孔重合。记下此时的各方位角1、1。再调节晶体夹具底座的轴向水平移动，使激光照射在载波片上的样品部分，调节各方位角旋钮，使反射光图中腐蚀坑底的反射光中心点与光屏上的透光孔重合，此时的方位角定为2、2则12；12即为某基准晶面轴向与晶体表面轴向（法向）的水平偏离度和垂直偏高度。（关于偏离度的定量关系，请参阅附录）。根据光图的分布可同时得知测定的晶面。将生长方向为（100）的单晶用同样的方法定向。晶体有8个不同朝向的(111)面，其中2个

4、面与样品表面平行，另6个面在激光照射下会发射出6个不同方向的反射光，而这6个方向中每3个一组，所以主要看到三个椭圆的反射斑，但也可隐约看出另3条光斑。同理，晶体有6个不同朝向的(100)面，其中2个面与样品表面平行，所以有4个反射光斑。三、 测晶面的偏差角由于实际切晶面的时候存在偏差，所以(111)样品与标准(111)面存在偏差，测偏差角度的方法如下：1、将放置晶面样品的合。调平，即让经玻璃板放射的激光与入射的激光重2、平移载物台，使激光射在(111)样品上，出现三瓣状反射光3、调节载物台上下、左右的倾角使反射像的中心与激光出射孔重合，调节前后各倾角的角度值1、2、1、2，数据如下：1= 1.

5、21= 2.7利用余弦定理可知：2= 0.22= 1.8= 1.0= 0.9cos= coscos = 1.35由此可知，实验中的(111)面样品与实际偏差1.35。4、测(221)面与(111)面的夹角。(221)面反射激光是图中三瓣图形中的花瓣，因此将(111)面反射的中心移至花瓣上，这时通过测量倾角的改变量，即 可求得1= 2.71= 1.82= 2.72= 17.7= 0= 15.9利用余弦定理可知：cos= coscos = 15.9角理论值为 70.5- 54.74=相对误差为：0.89%15.765、在(100)的截面寻找(111)面。将激光射在(100)样品磨出的截面上，调节倾角至反射图像为三瓣图形，通过测量倾角改变量，可利用样品(100)观察到(111)面的三瓣图形。1= 01= -0.32= 02= 54.5= 0= 54.8利用余弦定理可知：cos= coscos = 15.9角理论值为 54.7相对误差为：0.18%【思考题】1腐蚀时间过长或腐蚀时间过短时反射光图会出现什么情况？答：腐蚀时间过短使腐蚀坑浅，导致反射图像为三个椭圆的三瓣图像显现不出来或为