Подборка образцов лаб (Laba%b92)

Посмотреть архив целиком

Московский энергетический институт (Технический Университет)

Кафедра физики электротехнических материалов и компонентов и автоматизации электротехнологических комплексов










Лабораторная работа


Метод рентгеновского анализа полупроводниковых материалов














Выполнил: студент группы Эл-15-04

Зеленский Дмитрий Александрович


Проверил: профессор

Антонов Владимир Александрович


















Москва

2008

Цель работы:


Целью работы является изучение методов рентгеновского анализа полупроводниковых материалов и приобретение практических навыков при использовании этого метода для анализа структуры материалов.


Задание:


  • Ознакомиться с техникой регистрации рентгенограммы, снятой по методу порошков на рентгеновском аппарате «ДРОН-3».

  • Рассчитать межплоскостные расстояния, определить индексы Миллера, тип элементарной ячейки, химическую формулу вещества.

  • Рассчитать параметры элементарной ячейки.



Схема фокусировки рентгеновских лучей в аппарате «ДРОН-3»


Рисунок 1


В аппарате «ДРОН-3» используется явление дифракции рентгеновских лучей, подчиняющихся закону Вульфа—Брэг­га. Схема фокусировки представлена на Рисунке 1. Рентгенов­ское излучение от источника 1, находящегося на круге фо­кусировки, через систему щелей 3, 4, ограничивающих рас­ходимость пучка в горизонтальном и вертикальном направ­лениях, падает на исследуемый образец 5, плоскость кото­рого касается фокусирующей окружности. Дифрагированное излучение от исследуемого образца через систему щелей Соллера 6, аналитическую щель 7, находящуюся на фокуси­рующей окружности, и ограничивающую пучок в вертикаль­ном направлении щель 8, попадает в детектор, в котором кванты рентгеновского излучения преобразуются в электри­ческие импульсы. Импульсы поступают в устройство элект­ронно-вычислительное унифицированное УЭВУ-М1-2, усили­ваются и попадают в одноканальный дискриминатор, кото­рый может ограничить импульсы, как по нижнему, так и по верхнему уровням, т. е. пропускает лишь импульсы, соответ­ствующие энергии квантов характеристического излучения. После дискриминатора импульсы могут быть направлены в интенсиметр, где измеряется скорость счета, и в пересчетное устройство, в котором производится счет импульсов за выбранный промежуток времени (метод Таймера) или считывается время, за которое набрано определенное количе­ство импульсов (метод набора постоянного числа импульса). В первом случае регистрация производится прямопоказывающим прибором интенсиметра, во втором — световым таб­ло пересчетного устройства.

Экспериментальная рентгенограмма с пронумерованными пиками (рефлексами):


Рисунок 2

Параметры установки:


Длина волны: λ = 1,541 Ǻ


Рабочий порядок отражения:



Обработка данных:


  • Рассчитаем таблицу относительных интенсивностей рефлексов и межплоскостных расстояний.


Межплоскостное расстояние находится по формуле Вульфа-Брэгга:




Таблица относительных интенсивностей рефлексов и межплоскостных расстояний


линии

, град

θ, град

I/Io

sinθ

, Ǻ

(I/Io)*100

h k l

1

54

27

0,020619

0,45399

1,697172

2,061856

-

2

51

25,5

0,054983

0,430511

1,789733

5,498282

-

3

49

24,5

0,233677

0,414693

1,858

23,3677

0 1 8

4

47,2

23,6

0,041237

0,400349

1,924571

4,123711

-

5

46,4

23,2

0,171821

0,393942

1,955872

17,18213

0 2 10

6

45,4

22,7

0,079038

0,385906

1,9966

7,90378

-

7

44,8

22,4

0,38488

0,38107

2,021936

38,48797

0 4 8

8

38

19

0,068729

0,325568

2,366632

6,872852

-

9

35,8

17,9

0,426117

0,307357

2,50686

42,61168

0 3 1

10

34,4

17,2

0,350515

0,295708

2,60561

35,05155

2 1 2

11

34

17

1

0,292372

2,635344

100

3 2 0

12

33,4

16,7

0,364261

0,287361

2,681301

36,42612

2 1 4

13

33

16,5

0,092784

0,284015

2,712882

9,278351

-

14

31

15,5

0,996564

0,267238

2,883194

99,65636

2 0 4

15

30,4

15,2

0,274914

0,262189

2,938718

27,49141

1 4 0

16

29,7

14,85

0,068729

0,256289

3,006367

6,872852

-

17

29,4

14,7

0,364261

0,253758

3,036358

36,42612

1 1 6

18

28,9

14,45

0,271478

0,249535

3,087743

27,14777

2 1 0

19

26,8

13,4

0,04811

0,231748

3,324733

4,810997

-

20

25,8

12,9

0,309278

0,22325

3,451286

30,92784

0 1 6

21

22,7

11,35

0,051546

0,196802

3,915106

5,154639

-

22

19,2

9,6

0,051546

0,166769

4,62017

5,154639

-

23

18,4

9,2

0,28866

0,159881

4,819204

28,86598

0 1 1

24

16,1

8,05

0,065292

0,140037

5,502109

6,52921


25

15,2

7,6

0,147766

0,132256

5,825805

14,77663

0 1 2








  • Выбор таблицы структурных данных по картотеке ASTM.


Сравнивая экспериментальные линии спектра по интенсивности и межплоскостному расстоянию с данными в таблицах картотеки ASTM, находим подходящую таблицу и определяем структурные данные исследуемого образца и химическую формулу вещества.


Из таблицы по картотеке ASTM для вещества все обозначенные линии кроме одной (с индексами Миллера (002)) присутствуют на экспериментальной рентгенограмме.



Химическая формула исследуемого вещества:


Симметрия структуры решётки: Тетрагональная



  • Определение параметров решётки.


Формула для расчёта параметров элементарной ячейки с тетрагональной симметрией:




Решение систем производилось в программе MathCAD 14 встроенной функцией solve.
















Таблица расчёта параметров элементарной ячейки и определения их среднего значения:


№ системы

№ линии

, Ǻ

h

k

l

Система

Решение системы

a=b, Ǻ

c, Ǻ

1

3

1.955872

0

2

10

13.1856

20.4807

7

2.021936

0

4

8

2

11

2.635344

3

2

0

9.5019

14.5102

14

2.883194

2

0

4

3

20

3.451286

0

1

6

4.886

29.2546

23

4.819204

0

1

1

4

17

3.036358

1

1

6

6.3871

24.6099

20

3.451286

0

1

6

5

9

2.50686

0

3

1

7.5994

17.455

12

2.681301

2

1

4

Среднее арифметическое

8.312

21.262






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.