專利名稱：定向切割晶體任意晶面的簡便方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定向切割晶體的方法，特別是定向切割晶體任意晶面的簡便方 法；屬于晶體材料切割加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
因?yàn)閱尉w具有各向異性的性質(zhì)，所以在單晶的制造、外延生長、器件制作以及管 芯劃片等方面，都需要考慮晶體取向的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)使用目的的不同，需要不 同取向的單晶體，這就要求我們對晶體進(jìn)行不同取向的定向切割。 文獻(xiàn)l "趙正旭，半導(dǎo)體晶體的定向切割，科學(xué)出版社，1979"公開了三種主要的 定向切割方法解理法、光圖象法、X射線法，其中X射線法又分為勞厄照相法和X射線定 向儀法。解理法根據(jù)解理面和其他晶面間的相互關(guān)系來實(shí)現(xiàn)定向切割，僅適用于和解理面 有較好對稱關(guān)系的晶面；光圖象法根據(jù)解理面的光反射性和晶體結(jié)構(gòu)的對稱性來實(shí)現(xiàn)定向 切割，僅適用于某些透明晶體和晶向大致已知的少數(shù)低指數(shù)晶面，且定向準(zhǔn)確度不高；勞厄 照相法根據(jù)晶體對連續(xù)X射線的衍射和極射赤面投影圖來實(shí)現(xiàn)定向切割，分析處理工作繁 雜，不易掌握，且定向準(zhǔn)確度不高；X射線定向儀法最為常用，其根據(jù)晶面對特征X射線的衍 射來實(shí)現(xiàn)定向切割，但僅適用于晶向偏離參考面不大的低指數(shù)衍射面，不太適用于高指數(shù) 面衍射面、消光面和晶向偏離參考面較大的低指數(shù)衍射面，要定向切割出任意晶面，往往只 能邊測量角度邊研磨修正，操作過程很繁瑣，浪費(fèi)晶體。 文獻(xiàn)2"申請?zhí)枮?3121582. 3的中國發(fā)明專利"公開了利用幾何光學(xué)的反射原理， 將氦氖激光器與傳統(tǒng)的晶體材料切割裝置結(jié)合起來的定向切割方法，可準(zhǔn)確地確定晶體的 切割方向，一次切割成所需任意晶面的晶體，不過該方法需要已知參考面的取向，而且當(dāng)所 需晶向與參考面取向偏離較大以上時(shí)，其所采用的三角近似已不能使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有定向切割技術(shù)在定向切割晶體任意晶面時(shí)工作繁瑣、浪費(fèi)晶體的不 足，本發(fā)明提供一種定向切割晶體任意晶面的簡便方法，利用電子背散射衍射技術(shù)，將電子 背散射衍射儀和傳統(tǒng)的晶體材料切割裝置結(jié)合起來，可以將任意晶系的晶體定向切割出任 意晶面，即使所需晶面為高指數(shù)衍射面或消光面，尤其適用于參考面取向未知、晶向偏離參 考面較大的晶體，且定向準(zhǔn)確度高，操作簡便，節(jié)省晶體。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種定向切割晶體任意晶面的簡便方 法，其特征在于包括下述步驟 (a)先將晶體用粘結(jié)劑粘在切割機(jī)托臺上，再垂直于托臺從晶體邊緣處任意切割 出一片厚度均勻的晶片，將晶片上靠近晶體的晶面作為參考面，參考面上垂直于托臺向下 方向作為縱向，平行于托臺向右方向作為橫向，縱向、橫向與參考面法向符合坐標(biāo)系的右手 定則，然后將參考面研磨并拋光，直至完全去除表面形變層； (b)將晶片置于傾斜70。的樣品臺上，參考面朝上，且參考面橫向與樣品臺傾斜軸平行，使用電子背散射衍射儀采集樣品參考面的電子背散射衍射花樣，再標(biāo)定上述花樣， 得到以歐拉角(1^，小，V2)表示的晶體取向，然后將歐拉角換算成密勒指數(shù)，得到參考面 的縱向、橫向、法向指數(shù)； (c)通過不同晶系的晶向夾角公式，計(jì)算出所需任意晶面的法線與參考面縱向、橫 向、法向之間的夾角a 、 |3 、 Y ; (d)根據(jù)參考面縱向、橫向、法向之間的夾角a 、 13 、 Y ，調(diào)整晶體的切割方向，一
次切割加工出符合要求的晶面。 本發(fā)明具有以下有益效果 1.利用電子背散射衍射技術(shù)測定參考面的縱向、橫向、法向指數(shù)，準(zhǔn)確度高，操作 簡便。 2.在確定參考面的縱向、橫向、法向指數(shù)之后，只需根據(jù)參考面和所需晶面之間的
夾角，就可以準(zhǔn)確調(diào)整晶體切割方向，一次切割加工出符合要求的晶面，節(jié)省晶體。 3.本方法適用面廣，可以將任意晶系的晶體定向切割出任意晶面，即使所需晶面
為高指數(shù)衍射面或消光面，尤其適用于參考面取向未知、晶向偏離參考面較大的晶體。 4.電子背散射衍射技術(shù)所需的設(shè)備是掃描電鏡的常用附件——電子背散射衍射
儀，不需要改造切割設(shè)備。 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。


圖1是參考面的縱向、橫向、法向三者之間的關(guān)系。 圖2是晶片在掃描電鏡樣品室中的放置方位。 圖3是參考面電子背散射衍射花樣的示意圖。 圖4是定向切割出來的Hg3In2Te6晶面的X射線衍射圖。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例參照圖1 4。 實(shí)施例1 :要求在Hg3lnJe6晶體上切割出(111)晶面的晶片，其中Hg3In2Te6(lll)
面所對應(yīng)2 9的理論值為24.46° 。 定向切割的步驟如下 (a)切割出任意平面作為參考面。 先將晶體用粘結(jié)劑粘在切割機(jī)托臺上，再垂直于托臺從晶體邊緣處任意切割出
一片厚度均勻的晶片，將晶片上靠近晶體的晶面作為參考面，參考面上垂直于托臺向下方
向作為縱向，平行于托臺向右方向作為橫向，縱向、橫向與參考面法向符合坐標(biāo)系的右手定
則，然后將參考面研磨并拋光，直至完全去除表面形變層。
(b)利用電子背散射衍射技術(shù)確定參考面的縱向、橫向、法向指數(shù)。 將晶片置于傾斜70。的樣品臺上，參考面朝上，且參考面橫向與樣品臺傾斜軸平
行，使用電子背散射衍射儀采集樣品參考面的電子背散射衍射花樣(圖3)，再標(biāo)定參考面
的電子背散射衍射花樣，得到以歐拉角(26.62° ，46.31° ，31.593° )表示的晶體取向，通
過下式<formula>formula see original document page 5</formula> 將歐拉角換算成密勒指數(shù)，即可得到參考面的縱向指數(shù)為〈1. 85， 指數(shù)為〈2. 42， 1， -2. 22〉、法向指數(shù)為〈5，8. 13，9. 12〉。
(c)計(jì)算所需任意晶面與參考面的夾角。
由于HgJnJee晶體屬于立方晶系，通過立方晶系晶向夾角公式
sin q cos p2 + cos ^ sin % cos ^sin爐2 sin ^ 、 -sin q sin伊2 + cos仍cos <zj2 cos ^ cos p2 sin -—cos^sin^ cos^ ,<formula>formula see original document page 5</formula> 算出所需晶面法向〈111〉與參考面縱向、橫向、法向之間的夾角分別為a 83. 66° 、 P = 78. 36° 、 y = 13. 32° 。 [OO35] (d)調(diào)整并切割。 根據(jù)上述夾角，調(diào)整晶體的切割方向，即托臺向上轉(zhuǎn)6.34。，向左轉(zhuǎn)11.64° 可一次切割加工出符合要求的晶面。圖4是切割出來的Hg3In2Te6晶面的X射線衍射圖。
實(shí)施例2 :要求在鍺晶體上切割出(158)晶面的晶片，(158)晶面是鍺晶體的消光 面。 定向切割的步驟如下 (1)切割出任意平面作為參考面。 先將晶體用粘結(jié)劑粘在切割機(jī)托臺上，再垂直于托臺從晶體邊緣處切割出一片厚 度均勻的晶片，將晶片上靠近晶體的晶面作為參考面，參考面上垂直于托臺向下方向作為 縱向，平行于托臺向右方向作為橫向，縱向、橫向與參考面法向符合坐標(biāo)系的右手定則，然 后將參考面研磨并拋光，直至完全去除表面形變層。
(2)利用電子背散射衍射技術(shù)確定參考面的縱向、橫向、法向指數(shù)。
將晶片置于傾斜70。的樣品臺上，參考面朝上，且參考面橫向與樣品臺傾斜軸平 行，使用電子背散射衍射儀采集樣品參考面的電子背散射衍射花樣(圖3)，再標(biāo)定參考面 的電子背散射衍射花樣，得到以歐拉角(316.9° ，40.2° ，62.4° )表示的晶體取向，通過
下式
<formula>formula see original document page 5</formula>
<formula>formula see original document page 6</formula>
將歐拉角換算成密勒指數(shù)，即可得到參考面的縱向指數(shù)為〈-l. 976， 1， 1. 088>、橫
向指數(shù)為〈1，4. 862， -2. 652〉、法向指數(shù)為〈1. 912， 1，2. 554〉。 (3)計(jì)算所需任意晶面與參考面的夾角。 由于鍺晶體屬于立方晶系，通過立方晶系晶向夾角公式<formula>formula see original document page 6</formula> 算出所需晶面法向〈158〉與參考面縱向、橫向、法向之間的夾角分別為a = 59. 93° 、 P = 85. 60° 、 y = 30. 45° 。
(4)調(diào)整并切割。 根據(jù)上述夾角，調(diào)整晶體的切割方向，即托臺向上轉(zhuǎn)30.07。，向左轉(zhuǎn)4.4(T ，但
是切割機(jī)只能向上轉(zhuǎn)7。，所以先將晶體參考面一側(cè)相對于托臺墊高3(T ，再將托臺向上 轉(zhuǎn)0.07° ，向左轉(zhuǎn)4.40° ，這樣即可一次切割加工出符合要求的晶面。
權(quán)利要求
一種定向切割晶體任意晶面的簡便方法，其特征在于包括以下步驟(a)先將晶體用粘結(jié)劑粘在切割機(jī)托臺上，再垂直于托臺從晶體邊緣處任意切割出一片厚度均勻的晶片，將晶片上靠近晶體的晶面作為參考面，參考面上垂直于托臺向下方向作為縱向，平行于托臺向右方向作為橫向，縱向、橫向與參考面法向符合坐標(biāo)系的右手定則，然后將參考面研磨并拋光，直至完全去除表面形變層；(b)將晶片置于傾斜70°的樣品臺上，參考面朝上，且參考面橫向與樣品臺傾斜軸平行，使用電子背散射衍射儀采集樣品參考面的電子背散射衍射花樣，再標(biāo)定上述花樣，得到以歐拉角(ψ1，φ，ψ2)表示的晶體取向，然后將歐拉角換算成密勒指數(shù)，得到參考面的縱向、橫向、法向指數(shù)；(c)通過不同晶系的晶向夾角公式，計(jì)算出所需任意晶面的法線與參考面縱向、橫向、法向之間的夾角α、β、γ；(d)根據(jù)參考面縱向、橫向、法向之間的夾角α、β、γ，調(diào)整晶體的切割方向，一次切割加工出符合要求的晶面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的定向切割晶體任意晶面的簡便方法，其特征在于所述參 考面是晶體上切割出的任意平面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的定向切割晶體任意晶面的簡便方法，其特征在于采用電 子背散射衍射方法確定參考面的縱向、橫向、法向指數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的定向切割晶體任意晶面的簡便方法，其特征在于采用電 子背散射衍射方法確定參考面的縱向、橫向、法向指數(shù)時(shí)，將晶片置于傾斜70。的樣品臺 上，參考面朝上，且參考面平行于托臺向右方向與樣品臺傾斜軸平行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的定向切割晶體任意晶面的簡便方法，其特征在于計(jì)算出 所需晶面的法線與參考面縱向、橫向、法向之間的夾角a 、 P 、 Y之后，調(diào)整晶體切割方向， 只需通過一次切割，即可準(zhǔn)確地加工出符合要求的晶面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種定向切割晶體任意晶面的簡便方法，屬于晶體材料切割加工技術(shù)領(lǐng)域，所述方法首先切割出任意平面作為參考面，再利用電子背散射衍射技術(shù)確定參考面的縱向、橫向、法向指數(shù)，然后計(jì)算所需任意晶面與參考面的夾角，最后調(diào)整晶體切割方向，即可一次切割加工出符合要求的晶面。由于利用電子背散射衍射技術(shù)，將電子背散射衍射儀和傳統(tǒng)的晶體材料切割裝置結(jié)合起來，所以可將任意晶系的晶體定向切割出任意晶面，即使所需晶面為高指數(shù)衍射面或消光面，尤其適用于參考面取向未知、晶向偏離較大的晶體，而且定向準(zhǔn)確度高，操作簡便，節(jié)省晶體。
文檔編號B28D1/22GK101733848SQ20091025458
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者介萬奇, 傅莉, 王新鵬, 王濤, 羅林 申請人:西北工業(yè)大學(xué)