专利名称：一种激光测定硅单晶晶向的演示教学仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物理演示教学仪器，主要涉及一种激光测定硅单晶实验的演示，属于物理实验仪器领域。
背景技术：
众所周知，现代电子工业使用的芯片多是由半导体单晶制造的。而在同一单晶中，由于不同晶面上的原子密度不同，单晶在各个不同方向上所表现出的物理性质也不同。如硅单晶(111)面上的原子密度最大，杂质沿[111]方向扩散最慢，器件生产中常常要求取向为[111]的硅单晶；又如硅单晶(100)晶面氧化成的SiO2所具有的表面态较小，有利于降低开启电压，因此MOS器件大多采用(100)晶面制作。由此可见，在科研和生产中，测定半导体单晶的晶向十分重要。半导体单晶晶向的测量方法有X射线衍射定向和光图定向两种方法。X射线衍射法是一种非破坏的高精度定向方法，但是其设备复杂，使用时候必须严格遵守安全操作规程；光图定向法精度低于X射线衍射法，但设备要求简单。随着电子工业日新月异的发展，半导体材料如硅、砷化镓等相关知识出现在教科书中。在日常教学，当教师讲解硅单晶晶向测定方法的时候，学生往往是一头雾水，不知所云。因此需要一种简单实用的演示仪器，给学生以直观的硅单晶晶向测定的直观图像。
发明内容本实用新型就是针对上述的问题而提出的，提供一种激光测定硅单晶晶向的演示教学仪器，而且方便演示硅单晶不同的晶向。提供了一种激光测定硅单晶晶向的演示教学仪器，包括激光器、分束镜、经研磨和腐蚀处理后的不同晶向的硅片和中间带孔的屏幕，其特征在于激光器发射出来的一束激光，被分束镜分成两束光，两束光通过中间带孔的屏幕，分别照射在两个处理过的具有不同晶向的硅片上，硅片反射激光到屏幕上，形成不同形状的特征光图，给学生以直观的图像。单晶硅片表面经研磨和择优腐蚀后，会出现许多微小的凹坑，即腐蚀坑。腐蚀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的形状。一般来讲，腐蚀坑底的平面与晶面垂直，边缘上的几个侧面为一些具有特定结晶学指数的晶面族，这些侧面按轴对称的规律围绕着腐蚀坑的底面，构成了具有特殊对称性的腐蚀坑构造。通常，腐蚀坑的直径大约为10微米左右，而入射的激光束的直径为I毫米以上。因此同一束激光可以同时照射到许多腐蚀坑上。这些腐蚀坑在硅片表面上的分布虽然是不规则的，但是每个腐蚀坑都具有严格的轴对称性，从而将平行的入射光也反射在相同的方向。当硅片晶向方向与激光的入射方向相平行时，反射光在屏幕上就显示出特征光图，因此可由光图的形状来判断表面结晶学方向及其偏离角度。以上均为现有原理和技术。本实用新型的特征在于，提供了一种激光测定硅单晶晶向的演示教学仪器，包括激光器、分束镜、两个不同晶向的硅片、两个屏幕。由激光器发射出来的一束激光，被分束镜分成两束光，分别照射在两个处理过的具有不同晶向的娃片上。经不同晶向的硅片反射后的激光，照射到屏幕上，形成不同形状的特征光图，给学生以直观的图像。
图I为激光测定硅单晶晶向的演示教学仪器结构示意图，图2为晶向(111)的硅片反射到屏幕上的特征光 图，图3为晶向(100)的硅片反射到屏幕上的特征光图。在上述图中，I表不激光器,2表不分束镜,3表不放置在支架上的不同晶向的娃片，4表不屏眷。
具体实施例下面将结合附图来对本实用新型做出进一步描述，以使得本实用新型的优越性得到更好的体现。取本实验用的两个不同晶向的单晶硅片，以(111)和(100)为例。硅片用W28金刚砂磨料研磨，在研磨过程中尽量避免在原表面磨出偏角，表面平整无机械损伤。然后将研磨后的娃片浸泡在温度为65°C的50%氢氧化钠溶液(重量)或45%氢氧化钾溶液(重量)，腐蚀时间3 5分钟，再将硅片取出，用清水冲洗干净，晾干，安装到支架上。毫瓦级He-Ne激光器I发射出来的一束激光，被分束镜2分成两束光，通过中间带孔的屏幕4，分别照射在两个处理过的具有不同晶向的硅片3上，硅片3反射激光到屏幕4上，形成不同形状的特征光图，给学生以直观的图像。
权利要求1.一种激光测定硅单晶晶向的演示教学仪器，包括激光器、分束镜、经研磨和腐蚀处理后的不同晶向的娃片和中间带孔的屏幕，其特征在于激光器发射出来的一束激光，被分束镜分成两束光，两束光通过中间带孔的屏幕，分别照射在两个处理过的具有不同晶向的硅片上，硅片反射激光到屏幕上，形成不同形状的特征光图，给学生以直观的图像。
专利摘要一种激光测定硅单晶晶向的演示教学仪器，包括激光器、分束镜、经研磨和腐蚀处理后的不同晶向的硅片和中间带孔的屏幕，其特征在于激光器发射出来的一束激光，被分束镜分成两束光，两束光通过中间带孔的屏幕，分别照射在两个处理过的具有不同晶向的硅片上，硅片反射激光到屏幕上，形成不同形状的特征光图，给学生以直观的图像。
文档编号G09B23/26GK202563791SQ20122005947
公开日2012年11月28日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者李松涛, 任芝, 张晓宏, 刘洋, 赵爱林, 张鲲鹏 申请人:华北电力大学(保定)