GB/T 30654-2014 Ⅲ族氮化物外延片晶格常数测试方法

ICS77.040.20

H21

中华人民共和国国家标准

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GBT306542014

Ⅲ族氮化物外延片晶格常数测试方法

TestmethodforlatticeconstantofⅢ-nitrideeitaxiallaers

py

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2014-12-31发布2015-09-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

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GBT306542014

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

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Ⅰ

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GBT306542014

Ⅲ族氮化物外延片晶格常数测试方法

1范围

本标准规定了利用高分辨射线衍射测试族氮化物外延片晶格常数的方法。

XⅢ

(、)(、、、)

本标准适用于在氧化物衬底AlOZnO等或半导体衬底GaNSiGaAsSiC等上外延生长的

23

(,,)。

氮化物GaInAlN单层或多层异质外延片晶格常数的测量其他异质外延片晶格常数的测量也可

参考本标准。

2符号

下列符号适用于本文件。

:,。

FWHM半高宽衍射峰高一半处衍射峰的全宽

:。

ω入射光和样品表面之间的角度

:。

2探测器与入射光之间的角度

θ

χ:,。

轴倾斜样品的轴由样品表面和衍射平面相交而成

χ:。

角样品表面和衍射平面相交的角度

:,。

ω-2θ扫描或2θ-ω扫描联动扫描探测器以两倍于样品的速度扫描

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:射线产生衍射时入射光线与反射面之间的角度。

θX

B

3方法原理

3.1总则

,

族氮化物半导体外延片相对结晶完整性较好利用高分辨射线衍射方法测量样品的晶格常数

ⅢX

,、。:

不但很方便而且具有精度高无损伤和无污染的特点外延片晶格常数的测量方法有两大类相对测

量方法和绝对测量方法。

3.2相对测量方法

。,

根据外延峰相对于衬底峰的位置来确定外延膜的晶格常数在此测量方法中认为衬底不发生形

,,,

变处于完全弛豫状态然后利用双晶衍射或者三轴晶衍射进行ω-2θ扫描从而得到外延膜衍射峰与衬

。,,;

底峰的峰间距Δω若外延峰在衬底峰的左侧外延膜处于压应变状态Δω为负若外延峰在衬底峰的

,,。,,

右侧外延膜处于张应变状态Δω为正根据布拉格方程2dsinθ=nλ得到对应的晶面间的距离即

B

式():

1

sinθ

s……()

d=d1

e()s

sinθΔω

s+

式中:

de———外延膜晶面的面间距;

ds———衬底晶面的面间距;

θ———衬底晶面的布拉格角。

s

1

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GBT306542014

,。

其中d和θ可通过查数据库得到根据面间距与晶格常数的关系

ss

æa1ö

,

ç例如立方晶系dhkl=222六方晶系dhkl=222÷

,

hkl4æhhkköl得到晶格常数

ç++++æö÷÷

çç÷+ç÷

è32ècøø

èaø

和。

ac

3.3绝对测量方法

3.3.1概述

,;,,

在外延生长的同时衬底也可能发生某些变化或者如果外延膜太厚根本看不到衬底峰这时无法

。,。

使用相对测量方法要准确的测定外延膜的晶格常数应用绝对测量方法晶格常数绝对测量方法的

,:。

关键在测量布拉格衍射角θ一般有两种办法同一晶面的不同级数方法和Bond方法

B

3.3.2同一晶面的不同级数方法

,,,

根据布拉格方程2dsinθ=nλ只要确定了布拉格角θ就可以计算晶面间距d从而确定晶格常

BB

。,。

数在高精度测量晶格常数的绝对测量中误差来源于衍射仪零点误差如果衍射仪的零点误差为

,,。

Δθ在实际测量中衍射峰角度记为ω真实的布拉格衍射角θ应为θ=ω+Δθ

0BB0

,,,…,,():

对于一个晶面的不同衍射级数假定分别为nnn根据布拉格方程得到式2

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