Абсорбционная микротомография и топо-томография слабопоглощающих кристаллов с использованием лабораторных рентгеновских источников

• Автор: Золотов, Денис Александрович
• Шифр специальности: 01.04.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РЕНТГЕНОВСКИЕ МЕТОДЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕФЕКТОВ. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Рентгеновская абсорбционная микротомография

1.1.1 .Абсорбционная томография

1.1.2. Томография с применением рентгенооптических элементов

1.2. Методы решения задачи компьютерной томографии

1.2.1. Метод свертки и обратных проекций

1.2.2. Алгебраические методы восстановления ART и SART

1.3. Рентгеновская топография

1.3.1. Метод Лауэ

1.3.2. Метод Берга-Баррета

1.3.3. Топография Ланга
1.3.4. Метод Шульца
1.3.5. Классификация типов контраста на топограммах
1.4. Рентгеновская топо-томография
ВЫВОДЫ ГЛАВЫ
2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК, МЕТОДИК ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
2.1.Выбор диапазона длин волн рентгеновского излучения
2.2. Рентгеновский лабораторный микротомограф
2.3. Лабораторный микротомограф с использованием асимметричных отражающих кристаллов
2.3.1. Получение увеличенных изображений
2.4. Получение дифракционных изображений
2.5. Методы обработки экспериментальных данных
2.5.1. Метод свертки и обратных проекций
2.5.2. Алгебраический метод SART
2.5.3. Улучшение качества реконструкции
ВЫВОДЫ ГЛАВЫ
ГЛАВА 3. МИКРОТОМОГРАФИЯ И ТОПО-ТОМОГРАФИЯ
БИОЛОГИЧЕСКИХ И КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
ЗЛ. Исследования волокнистых алмазов
3.2. Томографические эксперименты с микронным разрешением
3.2. Эксперименты по топо-томографии
3.2.1. Исследования кристалла ЫР
3.3.2. Исследование природного алмаза
3.3. Биологические применения микротомографа
3.4. О возможности применения рентгеновской микротомографии для неразрушающего анализа изделий микроэлектроники
ВЫВОДЫ ГЛАВЫ
ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ
БЛАГОДАРНОСТИ
ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Бурный прогресс в современной микро- и наноэлектроники в значительной степени требует постоянного развития методов неразрушающего контроля изделий, как законченных изделий, так и материалов, по большей степени монокристаллических, которые используются для их производства. Такие дефекты структуры полупроводниковых материалов как дислокации, границы зерен и блоков уменьшают подвижность носителей и сокращают время их жизни. Эти дефекты структуры являются как причиной брака, так и ухудшения параметров и характеристик изделий микроэлектроники. В связи с этим неслучайно одной из важнейших задач структурных исследований монокристаллов вообще и в особенности полупроводников остаётся как можно более полное выявление дефектности их структуры и определение ее физической природы. Уже по одной этой причине развитие методов неразрушающего исследования внутренней структуры кристаллических объектов с все более высоким разрешением является весьма актуальным.
В настоящее время получение только лишь двумерных отображений внутренней структуры объектов уже не удовлетворяет исследователей. Во многих случаях требуется получить трехмерную модель объекта, описывающую не только распределение плотности (или рентгенооптической плотности) внутри исследуемого образца, но и примеси, дефекты, включения и т.д. Это возможно, если воспользоваться техникой компьютерной томографии. Данный метод является неразрушающим, как будет показано далее, прост в реализации, обладает высокой надёжностью и чувствительностью.
В последние годы большая часть исследований по этой тематике и разработка соответствующих методик проводятся с использованием синхротрониого излучения. Это, безусловно, обеспечивает выигрыш во времени и качестве при проведении измерений, но повышает их стоимость и время принятия соответствующих технологических решений.
С учетом этих обстоятельств, чрезвычайно актуальным становится

Т|| ^ |тт 022^ ,тт 111^ ,тт
а) б)
Рис.1.14, а) Изображения Лауэ пятен кристалла кремния. А, В, С, И, Е линии дислокаций, б) Схематическая иллюстрация распределения дислокаций в объеме кристалла [76].
Выше описанный метод применялся и для исследования двойников в кристалле ZnTe [78]. В работе [79] проведены эксперименты по изучению крупных кристаллов на примере фторида кальция (СаРг) диаметром от 30 и 60 мм (рис. 1.15). Данный материал успешно применяется в ультрафиолетовой оптике, поэтому задача визуализации дефектов внутри является актуальной.
а) б)
Рис.1.15. а) Фотографии кристаллов СаРг диаметром 30 и 60 мм. б) Трехмерные реконструкции этих кристаллов. Желтым цветом выделено присутствие в структуре субзерна [79].