位错密度的测定
氮化镓单晶位错密度的测量
氮化镓单晶位错密度的测量范围本标准规定了用阴极荧光显微镜法测试氮化镓单晶位错密度的方法。
本标准适用于位错密度在1×103个/cm2～5×108个/cm2之间的氮化镓单晶中位错密度的测试。
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。
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GB/T 1554硅晶体完整性化学择优腐蚀检验方法GB/T 14264 半导体材料术语GB/T 27788 微束分析扫描电镜图像放大倍率校准导则术语和定义GB/T 14264界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
阴极荧光 cathodoluminescence材料在阴极射线（电子束）激发下产生发光的一种物理现象。
辐射复合 radiative recombination电子从高能态到低能态的跃迁过程中，电子和空穴复合时会释放一定的能量，能量以光子的形式释放。
非辐射复合 nonradiative recombination电子从高能态到低能态的跃迁过程中，电子和空穴复合时会释放一定的能量，能量以除光子辐射之外的其他形式释放。
方法提要通常，待测发光材料样品在电子束的作用下，会被激发出各种信号，如二次电子信号、背散射电子信号、X射线信号、阴极荧光信号等。
采用特定的探测器对上述信号进行分别接收，便可得到反映样品相应特征的图像。
对阴极荧光信号主要采用光电倍增管来探测，将光信号转换成电流，最后以图像输出。
阴极荧光图像上的衬度反映了样品不同区域发光的强弱。
位错通常是氮化镓单晶中的非辐射复合中心，因此会在阴极荧光图像上表现为暗点，阴极荧光显微镜的空间分辨率可达到几十纳米，所以可以在不破坏样品的前提下检测氮化镓单晶的位错密度。
干扰因素氮化镓单晶表面在抛光过程中引入的划痕可能会影响位错的判断。
人工统计位错个数会产生误差。
试剂乙醇（ρ 0.789 g/mL），分析纯。
jade计算位错密度
jade计算位错密度位错密度是指晶体中位错的数量与晶体中原子或晶胞的数量之间的比值。
位错密度可以用来描述晶体的完整度和位错的分布情况，从而对晶体的力学性能和变形行为有很大的影响。
位错密度的计算通常通过显微结构观察、线计数或电子显微镜图像处理等手段来实现。
下面将介绍几种常见的计算位错密度的方法。
1.面密度法：面密度法是通过对位错面的计数来计算位错密度。
通过观察材料切片的显微镜图像，可以发现位错线在位错面上显现为黑白相间的条纹。
可以在图像上使用计数栅格来计算位错面的数量，并通过位错线的长度来计算位错密度。
位错密度可由以下公式计算：位错密度=(N/A)*(1/L)其中，N表示位错面的数量，A表示材料切片的面积，L表示位错线的总长度。
2.长度密度法：长度密度法是通过计算位错线的密度来计算位错密度。
可以在显微镜图像上使用计数栅格来计算位错线的数量，并通过位错线的总长度来计算位错线的密度。
位错密度可由以下公式计算：位错密度=(N/L)*(1/D)其中，N表示位错线的数量，L表示位错线的总长度，D表示材料切片的厚度。
3.斯维特罗夫区域法：斯维特罗夫区域法是通过计算斯维特罗夫区域内位错线的长度来计算位错密度。
斯维特罗夫区域是一个形状类似竹筒的结构，位错线的总长度可以通过计算斯维特罗夫区域的外围长度和内围长度之差来获得。
位错密度可由以下公式计算：位错密度=L/(D*C)其中，L表示位错线的总长度，D表示材料切片的厚度，C表示斯维特罗夫区域的周长。
需要注意的是，计算位错密度时需要注意材料的结构和位错的类型。
不同类型的位错可能对位错密度的计算产生不同的影响。
因此，在计算位错密度时需要准确地识别位错的类型，并选择适当的计算方法。
位错密度的计算对于研究晶体的力学性能和变形行为具有重要意义。
通过计算位错密度，可以了解晶体中位错的数量和分布情况，从而更好地理解晶体的完整度和稳定性，并为材料的设计和应用提供指导。
碳化硅单晶抛光片位错密度检测方法
碳化硅单晶抛光片位错密度检测方法碳化硅（SiC）是一种非常重要的半导体材料，具有优异的电学、热学和力学性能。
在制备碳化硅器件时，常常需要对其单晶材料进行抛光处理。
位错密度是描述材料晶体缺陷的重要参数之一，对材料性能有着重要影响。
因此，开发一种准确、高效的碳化硅单晶抛光片位错密度检测方法具有重要的理论意义和实际应用价值。
目前，对碳化硅单晶抛光片位错密度的检测方法主要包括：X射线衍射、拉曼光谱和透射电子显微镜。
在不同的实验条件下使用这些方法可以获得较为可靠的位错密度数据。
其中X射线衍射是一种常用的位错密度检测方法。
通过X射线衍射实验，可以获得材料的晶格参数和晶体质量的统计信息。
位错导致SiC晶体衍射峰的宽化和偏移，从而通过对峰形的分析可以得到位错密度的估计。
然而，这种方法需要相对复杂的仪器设备，且数据处理相对复杂。
拉曼光谱是一种用于材料表征的非常有效的方法，并且在研究位错密度方面也有一定的应用。
通过测量材料的拉曼光谱，可以获得有关固体晶体结构和振动模式的信息。
位错导致晶格的畸变以及晶格振动的变化，从而可以通过对拉曼光谱的分析来评估位错密度。
相比于X射线衍射方法，拉曼光谱方法更加方便快速，且数据处理相对简单。
然而，由于碳化硅材料的结构复杂性，目前基于拉曼光谱的位错密度计算方法仍存在一定的局限性。
透射电子显微镜是一种可以直接观察材料中位错的方法，通过显微镜观察图像可以获得位错密度的直接信息。
在透射电子显微镜下观察到的位错结构种类繁多，包括线状和面状位错，可以对位错的种类和密度进行准确的定量分析。
然而，透射电子显微镜需要高分辨率显微镜设备，且操作较为复杂。
另外，透射电子显微镜还需要对样品进行制备和处理，一些特殊结构的位错可能无法直接观察到。
综上所述，目前针对碳化硅单晶抛光片位错密度的检测方法存在一定的局限性。
因此，未来的研究应该探索更加准确、高效的位错密度检测方法，以满足碳化硅单晶抛光片质量控制的需求。
砷化镓单晶位错密度的测量方法
《砷化镓单晶位错密度的测量方法》标准编制说明1. 工作简况根据中国有色金属协会字XXXX第XXX号文，由有研光电新材料有限责任公司负责对自2003开始实施的国家标准 GB 8760 - 2003 《砷化镓单晶位错密度的测量方法》进行修订。
修订工作从2016年10月起至2018年11月止，完成标准送审稿, 文稿修订人赵敬平、王彤涵、赵素晓、许兴、许所成。
原标准中对测试方法的适用范围、测量仪器、测量过程和计算方法的规定仍然适合于现在的实际应用情况。
标准修改的内容主要是在制样过程中引进了研磨机、化学抛光液配比做了修正、腐蚀过程稍作变动，增加了用带数码成像的显微镜测量平均位错的方法。
2. 应用情况本标准规定的测量方法是测量砷化镓单晶材料位错密度的典型测量方法，所使用的仪器设备成本不高，测量精度能满足绝大多数应用需求，本行业内各单位测量位错密度均采用相同或相似测量方法。
近年来相关的改进主要是在仪器方面，主要就是在观测显微镜中加入计算机数码成像系统，使位错腐蚀坑的统计计算和图象记录更方便快捷。
3. 主要修改内容依据 GB/T1.1-2009 标准化工作导则所确定的规则,在“前言”中，加入了本标准的主要修订内容，使文本更简明，条理更清晰。
修改的条款有：原4.2条中只讲述了用手工研磨试样，在实际工作中可以用研磨机研磨试样，本标准增加了研磨机研磨试样的过程。
原4.3条款中规定H2SO4：H2O2：H2O=3：1：1（体积比），但在实际工作中发现H2SO4：H2O2：H2O=2：1：1（体积比）能缩短抛光时间，且减少硫酸的排放。
原4.4条款中“待熔化并澄清后（约400℃）”，在实际工作中，要准确测量并且稳定控制坩埚内的温度比较困难，也将导致设备复杂程度和测量成本的大幅度提高,且只要熔化的氢氧化钾呈现澄清状态，选择适当的腐蚀时间，都能得到清晰的腐蚀坑，故不再对温度做限制。
原条款5和条款6中，未提及带数码成像的显微镜，在本次修订中做了补充。
材料表面位错密度的测量方法
材料表面位错密度的测量方法
硬件设备方法：
1、用尖头镜对照测量：可以用带有特定倍率的尖头镜对照测量物体表面上的位错密度，直接观察子元素的缺陷和位错的数量及大小，以计算出位错密度。
2、金相显微法：采用金相显微镜的方法来观察材料表面上的缺陷，可以看到材料内部及材料表面的位错及数量，从而计算位错密度。
3、布里渊算法：在表面精度测量中，采用布里渊算法法无须任何精密仪器就可以计算出表面位错密度，但它具有较大的误差。
4、X射线衍射：X射线衍射也可以用来测量材料表面的位错密度，因为X射线衍射具有高的灵敏度，能看到材料表面的微小位错缺陷，并且具有精确的计算功能，可以快速准确测量位错的数量及大小，算出位错密度。
5、电子探伤：常用的一种表面精度探头，能高度精确地测量材料表面缺陷的大小、形状及位置，进而计算出位错密度。
软件设备方法：
1、用图像处理程序来测量材料表面位错密度：可以用图形处理软件也可以用表面分析软件来测量缺陷的数量及大小，从而计算出位错密度。
2、用虚拟实验室（VIVALDI)法来计算位错密度：虚拟实验室（VIVALDI）是一种利用数字技术对模拟材料表面及位错缺陷的计算机辅助测试工具，可以有效实现位错密度的测试及验证，从而获得准确的测试结果。
Si 单晶位错密度的测定
Si 单晶位错密度的测定一、 实验目的掌握Si 单晶片的位错侵蚀方法和位错密度的计算方法了解腐蚀Si 单晶位错原理,正确使用金相显微镜,二、 实验原理位错是晶体的线缺陷，它标志着晶体结构的完整程度，它对半导体材料的电学性能有很大影响，通常制造器件要求位错密度要低，或是无位错晶体，而且还要求晶体位错分布均匀，位错高低直接影响晶体做器件的质量。
测量单位体积内位错的方法有X 射线法，电子显微镜法和铜缀饰红外投射法等，但这些方法设备昂贵，工艺复杂，所以生产上很少采用。
目前生产上广泛使用的是腐蚀金相法（腐蚀坑法）。
它是将样品进行化学腐蚀，然后用金相显微镜测定样品表面上出现的腐蚀坑数目。
因为每一腐蚀坑代表与被测表面相交的一条位错线的露头处，所以位错密度是指单位被测表面积上相交的位错线（坑）的个数。
N D = S n （1） N D 为位错密度，单位个数/厘米2 ，n 是位错线的（坑）的个数，S 是面积。
为什么在晶体表面位错露头的地方，经化学腐蚀后会出现腐蚀坑呢？这是因为在位错线的地方，原子排列不规则，存在差应力场，使该处的原子具有较高的能量和较大的应力，当我们用某种化学腐蚀剂腐蚀晶体时，有位错处的腐蚀速度大于完整晶体的腐蚀速度，这样经过一定时间腐蚀后，就会在位错线和样品表面的相交处显示出凹的蚀坑，由于晶体具有各向异性，因此在不同的结晶面腐蚀速度不同，在不同晶面上其蚀坑形状亦不同。
如图1所示，在（111）面上经腐蚀出现正三角形腐蚀坑，在（100）面上出现正四边形腐蚀坑，在（110）面上为矩形腐蚀坑。
图2.1－1位错蚀坑的形状用金相显微镜观测位错密度是一种近似的方法，因为位错在晶体中的分布是不规则的，有些位错并不一定在被观测的面形成蚀坑，有些位错非常临近，几个临近的位错只形成一个蚀坑，所以蚀坑与位错并不是一 一对应的，它只能近似地反应出晶体中的位错密度大小。
三、实验仪器和化学药品金相显微镜、天平、塑料烧杯、镊子、量桶、硝酸、氢氟酸，自配铬酸溶液、乙醇等。
gnd位错密度
gnd位错密度gnd位错密度是材料科学领域中一个重要的参数，它描述了晶体中位错的数量和分布情况。
位错是晶体中的缺陷，它可以导致材料的力学性能发生变化。
因此，了解和控制gnd位错密度对于材料的设计和应用至关重要。
gnd位错密度可以通过多种方法进行测量和表征。
其中一种常用的方法是使用透射电子显微镜（TEM）观察材料的晶格缺陷。
通过观察位错线的数量和形状，可以推断出gnd位错密度的大小。
另一种常用的方法是使用X射线衍射技术。
通过分析材料的X射线衍射图样，可以得到位错密度的信息。
gnd位错密度对材料的性能有着重要影响。
首先，位错可以作为晶体中的弹性畸变源，导致材料的塑性变形行为。
位错在材料中运动时，会引起晶格的局部畸变，从而使材料发生塑性变形。
而gnd位错密度的增加会增加材料的塑性变形能力，从而提高材料的延展性和韧性。
位错还可以影响材料的导电性能。
位错存在于晶体中会引起电子的散射，从而影响材料的导电性能。
gnd位错密度的增加会增加材料中电子的散射几率，从而降低材料的导电性能。
位错还可以影响材料的断裂行为。
位错的存在会导致晶体中的局部应力集中，从而加剧材料的断裂倾向。
gnd位错密度的增加会增加材料的断裂倾向，从而降低材料的强度和韧性。
控制gnd位错密度对于材料的设计和应用具有重要意义。
一方面，通过合理的材料制备工艺和热处理过程，可以控制位错的生成和消除，从而控制gnd位错密度。
另一方面，通过合理的材料合金化和添加合金元素，也可以控制位错的生成和移动，进而控制gnd位错密度。
gnd位错密度是材料科学中一个重要的参数，它描述了材料晶体中位错的数量和分布情况。
gnd位错密度对材料的力学性能、导电性能和断裂行为都有着重要影响。
因此，了解和控制gnd位错密度对于材料的设计和应用具有重要意义。
通过合理的材料制备工艺和热处理过程，以及合理的材料合金化和添加合金元素，可以有效地控制gnd位错密度，从而优化材料的性能。
InP晶片位错密度分布测量
加工、测量与设备Processing,Measurement and EquipmentInP晶片位错密度分布测量潘 静1,杨瑞霞2,骆新江3,李晓岚2,杨 帆2,孙聂枫1(1.中国电子科技集团公司第十三研究所,石家庄 050051;2.河北工业大学信息工程学院,天津 300130;3.杭州电子科技大学天线与微波技术研究所,杭州 301108)摘要:采用国际通用的方法,测定了不同类型的用高压LEC法生长的InP单晶样品的整片位错分布,直观显示位错密度在晶片上的分布情况,分析了EPD分布结果和原因,说明单晶生长工艺和掺杂剂等因素对其产生影响。
从数值看,一般掺S的材料位错密度较低,随着掺杂浓度的增加位错密度明显降低,晶片的均匀性也越好。
掺Fe的材料位错密度一般,但随着掺杂量的增大位错密度升高,晶片的位错分布也不均匀。
非掺杂材料的位错一般较多,但均匀性较好。
通过工艺改进可以明显降低位错,为今后进一步开展晶体完整性研究、改进工艺、提高单晶质量打下了良好的基础。
关键词:磷化铟(InP);晶体;位错密度(EPD);LEC法;热应力中图分类号:TN304.23 文献标识码:A 文章编号:1671-4776(2011)03-0199-04Distribution Measurement of EPD on InPSingle Crystal WafersPan Jing1,Yang Ruixia2,Luo Xinjiang3,Li Xiaolan2,Yang Fan2,Sun Niefeng1(1.13th Research Institute,CE TC,Shi jiaz huang050051,China;2.College o f I n f ormation Engineering,Hebei University of T echnology,T ianj in300130,China;3.I nstitute o f Antenna and Microw aves Technology,Hangz hou Dianz i University,H angzhou301108,China)A bstract:U sing the g enerally internatio nal metho d,the distribution of EPD on different kinds ofInP single crystal w afe rs g row n by H P-LEC technique w ere measured,and the dislocation densi-ty distribution w as clearly revealed.The causes and the results o f the EPD distributio n w ere ana-ly zed.The analysis results show that the EPD distribution is influenced by the process conditio ns and the dopants.Based on the numerical value,the EPD o f the S-doped materials is low er gene-rally.The EPD decreases obviously with the increase of the doping concentration and the unifo rmity o f the w afe rs is better.The EPD of the Fe-do ped m aterials is general,but the EPD increases w ith the increase of the doping content,and the dislocation distribution of w afe rs is no nuniform.The dislo catio n o f the undoped materials is m ore,but the uniformity is better.The dislocation is decreased obviously through im pro ving the process,w hich can provide a g ood foundation fo r the further researches and improvement of InP single cry stals.Key words:InP;cry stal;etch pit density(EPD);LEC;therm al stressD OI:10.3969/j.issn.1671-4776.2011.03.013 PACC:7280E;6170N收稿日期:2010-11-15基金项目:国家自然基金资助项目(61076004);浙江省公益技术研究工业项目(2010C31118)通信作者:孙聂枫,E-mail:nfsun@soh 0 引 言InP作为一种重要的化合物半导体材料,是光电子、微电子器件的关键基础材料。
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光伏检测——位错密度的测定
XQ 编写
一、位错密度的测定步骤
1、切割、研磨样品。
2、化学抛光：采用HF:HNO3=1：（3~5)的抛光液。
注意反应不要太剧烈，以避免样品氧化。
最好不让晶体表面暴露于空气之中。
3、化学腐蚀：一般HF:CrO3(33%)水溶液=1：1的腐蚀液，此腐蚀液具有择优性，且显示可
靠。
4、在腐蚀液中侵泡10～15min可以全部显露出来。
5、在显微镜下观看位错的面密度（ND）
D N
N
S
S——单晶截面积；N——穿过截面积S的位错线。
金相显微镜视场面积的大小需依据晶体中位错密度的大小来选定。
一般位错密度大时，放大倍数也应大些。
国家标准（GB1554-79）中规定：位错密度在104个/cm2以下者，采用1mm2的视场面积；位错密度在104个/cm2以上者，采用0.2 mm2的视场面积。
并规定取距边缘2mm的区域内的最大密度作为出厂依据。
二、样品制备
1、根据晶体收尾情况及位错线的长度，在晶体上标明位错片的位置，头部在等径处标明位错片位置。
2、从硅单晶部位取厚度为3mm硅片并编号。
3、硅片用金刚砂研磨只无刀痕、无滑道，并清洗干净（金刚砂粒度不大于28μm）。
4、进行化学抛光，待硅片与抛光液反应产生的氮氧化物黄色烟雾快尽时，用大量离子交换水冲洗干净，重复上述操作，直到样品光亮至镜面。
要求抛光面无划道、无浅坑、无氧化、无沟槽等。
抛光液配比：HF:HNO3=1：（3~5)（体积比）
HF纯度：化学纯HNO3纯度：化学纯
三、（100）缺陷显示
将样品待测面向下放入腐蚀槽中，倒入足量的Shimmel腐蚀液进行腐蚀，使液面高出样品1cm，腐蚀时间为10～15min。
Shimmel腐蚀液配比：HF:铬酸溶液=2：1（体积比）使用前配置
铬酸溶液配置：称取75g CrO3放入1000mL容量瓶中，用水完全溶解后（需搅拌），在用水稀释至刻度，摇匀。
HF纯度：化学纯CrO3纯度：化学纯
四、缺陷显示
1、在无光泽黑色背景下的平行光照射下，用肉眼观察样品缺陷的宏观分布。
2、在显微镜下根据缺陷的微观特征判断缺陷的性质。
若观察到有位错存在，则必须计算其密度。
五、三氧化铬简介
三氧化铬，分子量100.01g/mol，红色晶体，易潮解，强氧化剂。
高毒性，致癌性。
呼吸系统防护：可能接触其粉尘时，应该佩戴自吸过滤式防尘口罩。
必要时，佩戴自给式呼吸器。
手防护：戴橡胶手套
急救措施：皮肤接触：脱去被污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤；眼睛接触：提起
眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗，就医。