ICS77.040 H 21 中华人民共和国国家标准 GB/T 32188—2015 氮化镓单晶衬底片X射线双晶摇摆曲线 半高宽测试方法 Test method for full width at half maximum of double crystal X-ray rocking curve of GaN single crystal substrate 2015-12-10发布 2016-11-01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 GB/T32188—2015 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203)与全国半导体设备和材料标准 化技术委员会材料分会（SAC/TC203/SC2）共同提出并归口 本标准起草单位：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、苏州纳维科技有限公司、中国科学 院物理研究所、北京天科合达蓝光半导体有限公司、丹东新东方晶体仪器有限公司。 本标准主要起草人：邱永鑫、任国强、刘争晖、曾雄辉、王建峰、陈小龙、王文军、郑红军、徐科、 赵松彬。 I GB/T 32188—2015 氮化镓单晶衬底片X射线双晶摇摆曲线 半高宽测试方法 1范围 本标准规定了利用双晶X射线衍射仪测试氮化镓单晶衬底片摇摆曲线半高宽的方法 本标准适用于化学气相沉积及其他方法生长制备的氮化镓单晶衬底片。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T14264半导体材料术语 3 术语和定义 GB/T14264界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 衍射平面 thediffractionplane X射线人射束、衍射束构成的平面。 3.2 半高宽 full width at half maximum;FWHM 摇摆曲线最大强度一半处曲线的宽度。 3.3 x轴xaxis 倾斜样品的轴，由样品台表面和衍射平面相交而成。 3.4 x角xangle 样品某晶面与样品表面的夹角。 3.5 β角 angle 样品台绕样品表面法线旋转的角度。 3.6 β 扫描 @scan 连续改变9角并记录衍射强度的测量模式。 3.7 0角 0angle 人射X射线与样品台表面的夹角。 1 GB/T32188—2015 3.8 の扫描 oscan 连续改变角并记录衍射强度的测量模式。 4方法提要 4.1单晶的原子以三维周期性结构排列，其晶体可以看做原子排列于空间垂直距离为d的一系列平行 平面所形成，当一束平行的单色X射线射人该平面上，且X射线照在相邻平面之间的光程差为其波长 的整数倍即n倍时，就会产生衍射（反射）。当入射光束与反射平面间的夹角θ、X射线波长入、晶面间距 d及衍射级数n同时满足布拉格定理2dsino=n入时，X射线衍射光束强度将达到最大值，此时的θ被 称为布拉格角，记作0B，如图1所示。 入射X射线 出射X射线 d 图1X射线衍射原理图 4.2X射线衍射摇摆曲线用来表征平行X射线入射束被样品中某一特定晶面反射后其衍射束的发散 度曲线称为摇摆曲线。 4.3晶体摇摆曲线半高宽的来源主要有仪器因素和待测材料的本征宽度、位错、晶粒尺寸、样品弯曲导 致的加宽等。对氮化傢单晶衬底片来说，材料内部位错等缺陷会影响摇摆曲线半高宽值，因此摇摆曲线 半高宽可用于评估氮化镓单晶衬底片的结晶质量。 5仪器及校准 5.1光路配置 5.1.1双晶X射线衍射仪一般使用Cu靶，也可以使用其他靶材。 5.1.2双晶X射线衍射探测器接收角度应大于0.5°。 注：使用分析晶体或在探测器前增加狭缝会改变探测器接收角度，影响测试结果，如采用此类配置，应在试验报告 中注明。 5.1.3光源发出的X射线束经狭缝系统和单色器应成为一束单色的平行射线，X射线的发散角应不大 于12"(arcsec)。 注：若样品半高宽较大，可以采用较大发散角的单色器，但此时应保证在布拉格角附近X射线的发散角小于测试结 果的1/3。 2 GB/T32188—2015 5.2样品台 5.2.1样品台应有足够的自由度，使X射线入射束、衍射束、衍射晶面法线及探测器窗口在同二平 面内。 5.2.2在进行斜对称衍射试验时，样品台应能使样品围绕其表面法线旋转。常用X射线衍射仪样品台 旋转轴如图2所示。 X射线入射束 X射线衍射束 图2X射线衍射仪旋转轴示意图 5.3仪器校准 按照仪器厂商说明书中的要求和方法定期进行仪器校准。 6干扰因素 6.1当样品曲率较大时，摇摆曲线半高宽会因弯曲效应而显著增大。为消除因样品弯曲而引人的宽度 增加，可适当减小X射线入射束宽度（如在样品前采用0.2mm宽狭缝）或采用布拉格角较大的高指数 衍射晶面以减小样品曲率的影响。样品弯曲对摇摆曲线半高宽的贡献可用式（1）表示： β, =S/(rsinog) (1) 式中： 样品弯曲导致的曲线加宽； S 一一X射线在样品上的照射面积； 一样品的曲率半径； 一布拉格角。 6.2进行斜对称衍射试验时，X射线光束尺寸过大会引起摇摆曲线半高宽的异常加宽，此时应采用较 小尺寸的X射线光束。可通过采用狭缝等方法限束实现点状光源。 3