RBS理论:沟道效应

除了元素组成信息之外,RBS也可以被用于研究单晶体样品的结构。当样品被引导,原子晶格排列方向会与He离子束平行。轰击非排列样品,He元素就会以同样速率从第一批单层材料中发生背向散射,但是来自崁入在晶格中原子的背向散射会急剧减少,因为这些原子会被表面层中的He原子遮蔽。例如,单晶硅样品在沿着轴沟道的背向散射讯号中有约3%的讯号是来自非排列晶体,非晶硅或多晶硅。当样品被引导,通过测量背向散射的减少,就可以定量测量和分析样品的晶体完整性,并且确定其晶体取向。

沟道也可以用于改善轻元素的RBS分析灵敏度。例如,由于硅基质的干扰讯号等原因,很难准确地测量到沉积在硅基质上TiN膜中的N浓度。通过引导基质,使其讯号减少,进而改善被迭加在Si峰值的N峰值灵敏度。因为TiN层通常是多晶结构,沟道效应不会被来自Ti或者N的背向散射讯号影响。但是,当进行组成分析时,要多加注意,避免在单晶层中因为沟道效应可能导致这些层中元素的错误低浓度。为了避免沟道效应影响样品的取向,会持续地进行操作,以便在分析过程中提出各种晶体取向。以这种方式获得的光谱通常被称为旋转随机光谱,最常见的随机化程序包括将样品倾斜7度,偏离沟道轴,然后旋转样品。