Caracterização de monocristais com análise do perfil de difração e topografia de raios X simultâneos

Abstract

Resumo: O conhecimento das propriedades cristalinas de semicondutores e de grande importancia para o uso e a aplicacao nos recentes avancos tecnologicos, bem como para aprimorar o processo de obtencao e crescimento. Para a caracterizacao de defeitos em cristais sao empregadas duas tecnicas principais baseadas em difracao de raios X: a analise do perfil de difracao e a topografia, as quais permitem obter nformacoes complementares sobre defeitos presentes em monocristais. A analise do perfil de difracao investiga quantitativamente uma pequena area, enquanto a topografia fornece uma imagem da distribuicao de imperfeicoes em uma grande area, sendo que ambas sao sensiveis a variacoes do parametro de rede (Ģd/d) e a orientacao da rede. O que se propoe neste trabalho e combinar simultaneamente as tecnicas de opografia e de difratometria de raios X utilizando-se de um detector de area CCD para fazer a medida do perfil de difracao tanto com fontes de radiacao convencional quanto com luz sincrotron. Dessa forma e possivel detectar e quantificar imperfeicoes com resolucao espacial da ordem de micrometros de toda a amostra com grande intensidade em menor tempo de exposicao e, ao mesmo tempo estabelecer uma orrelacao entre os defeitos microscopicos e os efeitos macroscopicos. Com o metodo proposto e possivel determinar as intensidades maxima e integrada, a posicao dos picos e a largura a meia altura da curva do perfil de difracao e com isto quantificar as variacoes do parametro de rede e rotacoes da rede cristalina. Inicialmente o metodo foi aplicado usando um monocromador quatro cristais com radiacao convencional. omo aprimoramento foi usado um monocromador assimetrico para expandir o feixe de radiacao convencional e luz sincrotron. O metodo foi aplicado a duas amostras com o objetivo de demonstrar a sua aplicabilidade: um wafer de Si (400) com um filme de oxido de silicio e uma amostra de Si (400) com nanoindentacoes. A primeira amostra serviu para o e desenvolvimento da tecnica. A segunda e um exemplo de eformacao plastica onde foi possivel identificar Ģd/d da ordem de 10-5. Os resultados demonstraram que a tecnica de imagem funcionou bem em todas as situacoes propostas. Ainda mais, foi demonstrado que essa tecnica pode ser usada nao somente com radiacao sincrotron mas tambem com fontes convencionais de raios X.