光图定向方法：测定表面结晶学方向及其偏离角度

1.方法

1）硅的单晶表面经研磨和择优腐蚀后，会出现许多微小的凹坑。这些凹坑被约束在与材料的主要结晶方向相关的平面上，并由这些边界平面决定其腐蚀面凹坑形状。由凹坑壁组成的小平面的光图与被测平面的结晶方向有关，因而可由光图来测定表面结晶学方向及其偏离角度。

2）从择优腐蚀面反射的一束光束，可聚集在一屏幕上，并形成一定的具有表面腐蚀坑结构特征的几何图形。从近似平行于（111）、（100）及（110）晶面反射的图形，可以分辨并显示于屏幕上。图9-2示出腐蚀后硅表面反射光图。

对于每一个图形，从屏幕上观察到的图形中心部分为来自每个腐蚀坑底反射而成的像。这些底部小平面代表了与被测平面近似平行的特定结晶平面。因此，当反射光束的中心与入射光束对准时，这个结晶平面就垂直于光束的方向。通过观察，即可测得晶体轴线的取向，或晶体被测表面与某一结晶平面的晶向偏离。

3）光图定向法需腐蚀试样，因此要破坏抛光表面。此方法的精度低于X射线衍射法，但设备要求不那么复杂。

图9-2 腐蚀后硅表面反射光图

2.试验装置

1）采用激光或其他高强度点光源光束。光源的图像可由一位于晶体测试位置的镜面反射而在屏幕上看到，由此可确定基准零点。屏幕中心应开一个小孔，以使入射光束通过。

2）载物台能沿垂直和水平方向旋转。将晶体反射面固定在载物台上，对0°基准面的误差校准到允许值。

3.样品的制备

1）用W28金刚砂磨料研磨试样表面。磨料粒度应符合GB/T2481.1和GB/T2481.2的要求。在研磨过程中，应避免在原表面磨出偏角，表面平整无机械损伤。

2）按表9-2规定的腐蚀液成分、温度和时间，选择合适的条件，对研磨好的试样表面进行腐蚀。

表9-2硅单晶光图定向推荐腐蚀工艺

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4.测试干扰因素

1）试样的表面是否垂直于晶体的轴向，影响到测试准确性。

2）腐蚀试样后得到的光图清晰度，直接影响到测试准确性。

5.测量步骤

1）将制备好表面的试样安放在位于入射光束通道的测角仪上，观察光屏上的放射图像，对照图9-2，确定被测面所属或接近的结晶学平面，即晶体（被测面）的参考平面。

2）调节载物台角度，使反射光图中心对准零点，此时测角仪上的读数为被读面取向偏离的角度分量，即α和β。

3）若需要，可将晶体表面绕其法线旋转180°，再进行“调节载物台角度”操作，起角度偏差分量的大小应保持常数，但符号相反。

6.测量结果计算

被测表面与所要求的结晶平面之间总的角度偏差Φ，可由式（9-4）求得，即

cosΦ=cosαcosβ对于总角度偏离小于5°的角，此式可化简为

Φ²=α²+β²

式中 Φ———总角度偏离（°）；

α、β———总角度偏离的两个分量（°）。