Выявление структурных дефектов кристалла металлографическим способом

Металлографический метод состоит в выявления дислокаций путем химического воздействия на поверхность кристалла специально подобранным травителем. Скорость травления в местах выхода дислокаций гораздо больше, чем в других точках кристалла. В результате, в месте выхода дислокации на шлифе после травления образуется ямка. Форма основания ямки травления зависит от ориентации плоскости, где идет травление.

В отличие от фигур травления ямки травления не покрывают всю поверхность шлифа, а располагаются только в местах выхода дислокаций (рис.13). Количество ямок травления на шлифе не должно зависеть от времени травления.

Методом химического травления выявляются не все дислокации, а лишь те, которые перпендикулярны шлифу. Поэтому плотность дислокаций, рассчитанная по количеству ямок травления, всегда является несколько заниженной. Металлографический метод эффективен при плотности дефектов <10⁶ см^-2.

Процесс химического травления кремния определяется двумя основными реакциями: окислением кремния и растворением образовавшегося окисла. Поэтому в состав травящих растворов для кремния обычно входит какой-либо сильный окислитель в сочетании с плавиковой кислотой, растворяющей окислы кремния.

Рис.13. Выход дислокаций на плоскость (111).

Основы теории образования изображения в микроскопе

Принципиальная схема микроскопа

Микроскоп представляет собой комбинацию двух увеличивающих оптических систем – объектива и окуляра (рис.14). Объект 1 располагается вблизи передней фокальной плоскости объектива 2, который дает промежуточное изображение 1’ . Изображение 1’ является действительным, увеличенным и обратным. Оно расположено вблизи передней главной фокальной плоскости окуляра 3. Промежуточное изображение увеличивается окуляром, который дает мнимое, прямое по отношению к промежуточному изображению и обратное по отношению к объекту изображение 1’’ .

Общее увеличение микроскопа N равно произведению увеличения объектива N_об и окуляра N_ок :

(6.1)

Обычно рабочее увеличение микроскопа находится в пределах 70÷2000 и ограничено длиной световой волны. Увеличение объектива и окуляра всегда указывается на их корпусе.

Рис.14. Принципиальная оптическая схема микроскопа

Разрешающая способность

Разрешающая способность оптического прибора – величина, обратная минимальному расстоянию между двумя точками объекта, дающими раздельные изображения.

В оптическом микроскопе в образовании изображения участвует не вся сферическая волна, выходящая из осевой точки предмета, а только ее часть, определяемая наименьшей оправой или диафрагмой системы (апертурной диафрагмой). Из всех лучей, испускаемых исследуемым объектом, в систему попадут только те, которые находятся внутри конуса, опирающегося на апертурную диафрагму. Половина угла при вершине этого конуса называется апертурным углом и обозначается α. Следующую величину называют числовой апертурой А:

, (6.2)

где n – коэффициент преломления среды, находящейся между объектом и объективом.

Обычно наименьшей оправой является объектив. Апертура объектива всегда указывается на его корпусе.

Апертурный угол определяет разрешающую способность световой оптики. Изображение, формируемое оптической системой, представляет результат интерференции лучей, проходящих через эту систему. Объекты с деталями структуры около 1 мкм можно рассматривать как дифракционные решетки. Свет параллельным пучком падает на дифракционную решетку, дифрагирует на ее деталях и распространяется под углами , где λ – длина световой волны, m – порядок дифракции, d – период решетки. Для получения видимого изображения необходимо, чтобы в объектив попадали лучи хотя бы двух порядков дифракции (с m=0,1). Возможный диапазон углов дифракции лучей, попадающих в объектив, определяется апертурным углом α.

Минимальное разрешаемое расстояние определяется соотношением

. (6.3)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: