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β型—氧化鎵晶體中晶格缺陷的無損檢測
2022年12月日本JFCC宣布了與NCT和兵庫大學合作，成功地利用異常的X射線透射現象，在短時間內以非破壞性的方式檢測并觀察到厚度約為0.7mm的β-氧化鎵（β-Ga2O3）晶體內的所有晶格缺陷。用于下一代功率半導體的高質量β-Ga2O3晶體有望得到改善。
諸如 "X射線形貌觀察 "的方法早被用來評估β-Ga2O3晶體中的缺陷分布。然而，由于Ga的存在，使用常規方法只能觀察到從表面到0.02毫米深度的缺陷。
在本次研究中，利用異常透射現象的X射線形貌觀察法，得到了晶體內部缺陷的空間分布信息和可以識別缺陷類型的信息。異常透射是指在存在與原子面結點的駐波的情況下，X射線的吸收會急劇減少。這種現象導致透射的X射線的強度顯著增加。
10 x 15 mm (001) 平面β-Ga2O3單晶襯底的異常透射X射線形貌圖。來源：JFCC等
由入射波和衍射波之間的干涉產生的駐波和原子表面之間的位置關系。來源：JFCC等
異常透射X射線形貌觀測法的光學系統示意圖。來源：JFCC等
在實驗中，在熒光板上觀察透射波和衍射波的強度，以確定是否發生異常透射。在發生正常的強X射線吸收的條件下（沒有異常透射），透射波是非常弱的。在異常透射的條件下，出現了兩個極強的傳輸和衍射波點。如果在這種狀態下移開熒光板，用照相機拍下透射波的強度分布，就可以確定X射線照射區域的缺陷分布。
(a) 為在熒光板上觀察透射波和衍射波的強度，以確定是否發生反常透射實驗示意圖；(b) 為沒有發生異常傳輸的情況下的拍攝；(c) 為觀察到兩個極強的傳輸和衍射波點發生異常傳輸狀態的拍攝；來源：JFCC等
在多種衍射條件下拍攝的同一地點的X射線地形圖。來源：JFCC等
本文轉載自《亞洲氧化鎵聯盟》公眾號