Journal of Nuclear Science, Engineering and Technology (JONSAT)
In cooperation with the Iranian Nuclear Society

RBS-Channeling Analysis as a Powerful Tool to Study the Crystal Structure of Materials

Document Type : Research Paper

Authors

A Baghizadeh
D Agha Ali Gol
O Kakuee
A.R Talebi Taher
M Lamehi Rashti
M Farmahini Farahani
Abstract
The Ion Beam Techniques have opened a new window to study crystal structures and imperfections of crystals. In this paper, we try to briefly describe concepts and applications of RBS-Channeling to determine crystal parameters and disorders. Some experimental results of the analysis of semiconductor materials are presented in this paper, which has been obtained by means of RBS-Channeling technique.

Highlights

  1. 1.    W.K. Chu, J.W. Mayer, M.A. Nicolet, “Backscattering Spectrometry,” Academic Press (1978).

 

  1. 2.    C. Cohen, D. Dauvergne, “High Energy Ion Channeling: Principles and Typical Applications,” Nucl. Instr. Meth. B225, 40 (2004).

 

  1. 3.    J. Stark, “Bemerkung über zerstreuung und absorption von β-strahlen und röntgenstrahlen in kristallen,” Phys. Z, Vol. 13, 9783 (1912).

 

  1. 4.    J.W. Mayer, L. Erikson, J.A. Davies, “Ion Implantation in Semiconductors,” Academic Press (1970).

 

  1. 5.    J.R. Bird, “Ion Beam for Materials Analysis,” Academic Press (1989).

 

  1. 6.   

 

RBS-Channeling
 

 

ع. باقی‌زاده، د. آقاعلی‌گل، ا.ر. کاکوئی، م. لامعی‌رشتی، د. فتحی، ”توانایی روش                                 جهت مطالعه اثر یون‌های ژرمانیوم کاشت شده در شبکه بلوری سیلیسیوم،“ کنفرانس فیزیک ایران، دانشگاه خرم‌آباد (شهریور 1384).                                      

 

  1. 7.     د. آقاعلی‌گل، ع. باقی‌زاده، د. فتحی، ”باز توزیع ناخالصی آرسنیک در رشد گرمایی و سرعت رشد اکسید سیلیسیوم،“ مجله پژوهش فیزیک ایران، جلد 5، شماره 4 (1384).                                        
  2. 8.    S.M. Sze, “VLSI  Technology,” McGraw-Hill Book Company (1983).

 

  1. 9.    A. Seppala, “Ion Beam Channeling Studies of Compound Semiconductor Materials,” Report Series in Physics, University of Helsinky (2001).

 

10. T. Alzanki, R. Gwilliam, N. Emerson, Z. Tabatabaian, C. Jeynes, B.J. Sealy, “Concentration Profiles of Sb-Doped Shallow Layers in Si,” Semic. Sci. Tech. Vol. 19, 728 (2004).

 

  1. 11.              M.L. Swanson, “The Study of Lattice Defects by Channeling,” Report Progress in Physics, Vol. 45, 47 (1982).

 

  1. 12.              M. Bohr, “Intel's 90nm Logic Technology Using Standard Si Transistors,” www.intel.com, December (2003).

 

  1. 13.             

 

AFM
 

 

 

 

RBS-Channeling
 

 

 

 

SiC
 

 

ع. باقی‌زاده، م. شیروانی، د. آقاعلی‌گل، م. فرمهینی‌فراهانی، م. لامعی‌رشتی، ”بررسی اثر کاشت هیدروژن بر روی شبکه بلوری       در مقیاس نانومتر با روش‌های           و                                ،“ کنفرانس فیزیک ایران، دانشگاه شاهرود (شهریور 1385).            

 

  1. 14.              O.W. Holland, D. Fathy, J. Narayan, O.S. Oen, “Dose Rate Dependence of Damage Clustering During Heavy Ion Irradiation in Si,” Radi. Eff. & Def, Vol. 90, 127 (1985).
    1. 15.              L. Shao, Y.Q. Wang, X. Zhang, C.J. Wetteland, M. Nastasi, “Optimized Energy Window of He Beam for Accurate Determination of Depth in Channeling Rutherford Backscattering,” Appl. Phys. Lett, Vol. 86, 221913 (2005).

 

16. L. Shao, M. Nastasi, “Methods for the Accurate Analysis Rutherford Backscattering Spectrometry,” Appl. Phys. Lett, Vol. 87 064103 (2005).

 

17. S.D. Gemmell, “Channelling and Related Effects in the Motion of Charged Particles through Crystals,” Rev. Mod. Phys. 46, 129 (1974).

 

  1. 18.              L. Shao, Y.Q. Wang, M. Nastasi, “A New Iterative Process for Accurate Analysis of Displaced Atoms from Channeling-RBS,” Nucl. Instr. Meth B249, 51 (2006).

 

  1. 19.              J.F. Ziegler, J.P. Biersack, U. Littmark, “The Stopping and Range of Ions in Solids,” Pergamon Press (1985).

 

20. E. Kotai, “Measurement of the Stopping Powers for Channeled Ions in Ion Implanted Single Crystals,” Nucl. Instr. Meth B118, 43 (1996).

 

  1. 21.              R. Giuliun, R.C. Fadaneli, J.F. Dias, M. Behar, P.L. Grande, “Consideration about PIXE Analysis under Channeling Conditions,” 10th Int. Conf. on PIXE, Slovenia, 4-8 June (2004).

 

  1. 22.              R. Salonen, A. Seppala, T. Ahlgren, “Characteristics of PIXE Channeling and its Application to ZnSe Thin Film,” Nucl. Instr. Meth B145, 539 (1998).

 

  1. 23.              F. Schrempel, T. Opfermann, E. Wendler, W. Wesch, “Determination of Lattice Displacements in Se Implanted InP by RBS and PIXE Channeling Experiments,” Nucl. Instr. Meth B161-163, 515 (2000).

 

  1. 24.              L. Shao, Y.Q. Wang, M. Nastasi, J.W. Mayer, “A Technique to Study the Lattice Location of Light Elements in Silicon by Channeling Elastic Recoil Detection Analysis,” Nucl. Instr. Meth B249, 230 (2006).

 

  1. 25.              د. آقاعلی‌گل، ع. باقی‌زاده، ا.ر. کاکوئی، م. لامعی‌رشتی، ”میکروسکوپ روبشی پروتون، ابزاری مناسب برای اندازه‌گیری توزیع عناصر کم مقدار در کبد انسان،“ کنفرانس فیزیک ایران، دانشگاه خرم‌آباد (شهریور 1384).                                               

 

  1. 26.              P.J.M. Smulders, D.O. Boerma, “Computer Simulation of Channeling in Single Crystals,” Nucl. Instr. Meth B26, 471 (1987).

 

  1. 27.              E. Kotai, “KFKI Research Institute for Particle and Nuclear Physics,” Budapest, Hungary.

 

 

Keywords

Ion Beam Analysis
Rutherford Backscattering Spectroscopy
Ion Channeling
Crystal Structure
Defects
  1. 1.    W.K. Chu, J.W. Mayer, M.A. Nicolet, “Backscattering Spectrometry,” Academic Press (1978).

 

  1. 2.    C. Cohen, D. Dauvergne, “High Energy Ion Channeling: Principles and Typical Applications,” Nucl. Instr. Meth. B225, 40 (2004).

 

  1. 3.    J. Stark, “Bemerkung über zerstreuung und absorption von β-strahlen und röntgenstrahlen in kristallen,” Phys. Z, Vol. 13, 9783 (1912).

 

  1. 4.    J.W. Mayer, L. Erikson, J.A. Davies, “Ion Implantation in Semiconductors,” Academic Press (1970).

 

  1. 5.    J.R. Bird, “Ion Beam for Materials Analysis,” Academic Press (1989).

 

  1. 6.   

 

RBS-Channeling
 

 

ع. باقی‌زاده، د. آقاعلی‌گل، ا.ر. کاکوئی، م. لامعی‌رشتی، د. فتحی، ”توانایی روش                                 جهت مطالعه اثر یون‌های ژرمانیوم کاشت شده در شبکه بلوری سیلیسیوم،“ کنفرانس فیزیک ایران، دانشگاه خرم‌آباد (شهریور 1384).                                      

 

  1. 7.     د. آقاعلی‌گل، ع. باقی‌زاده، د. فتحی، ”باز توزیع ناخالصی آرسنیک در رشد گرمایی و سرعت رشد اکسید سیلیسیوم،“ مجله پژوهش فیزیک ایران، جلد 5، شماره 4 (1384).                                        
  2. 8.    S.M. Sze, “VLSI  Technology,” McGraw-Hill Book Company (1983).

 

  1. 9.    A. Seppala, “Ion Beam Channeling Studies of Compound Semiconductor Materials,” Report Series in Physics, University of Helsinky (2001).

 

10. T. Alzanki, R. Gwilliam, N. Emerson, Z. Tabatabaian, C. Jeynes, B.J. Sealy, “Concentration Profiles of Sb-Doped Shallow Layers in Si,” Semic. Sci. Tech. Vol. 19, 728 (2004).

 

  1. 11.              M.L. Swanson, “The Study of Lattice Defects by Channeling,” Report Progress in Physics, Vol. 45, 47 (1982).

 

  1. 12.              M. Bohr, “Intel's 90nm Logic Technology Using Standard Si Transistors,” www.intel.com, December (2003).

 

  1. 13.             

 

AFM
 

 

 

 

RBS-Channeling
 

 

 

 

SiC
 

 

ع. باقی‌زاده، م. شیروانی، د. آقاعلی‌گل، م. فرمهینی‌فراهانی، م. لامعی‌رشتی، ”بررسی اثر کاشت هیدروژن بر روی شبکه بلوری       در مقیاس نانومتر با روش‌های           و                                ،“ کنفرانس فیزیک ایران، دانشگاه شاهرود (شهریور 1385).            

 

  1. 14.              O.W. Holland, D. Fathy, J. Narayan, O.S. Oen, “Dose Rate Dependence of Damage Clustering During Heavy Ion Irradiation in Si,” Radi. Eff. & Def, Vol. 90, 127 (1985).
    1. 15.              L. Shao, Y.Q. Wang, X. Zhang, C.J. Wetteland, M. Nastasi, “Optimized Energy Window of He Beam for Accurate Determination of Depth in Channeling Rutherford Backscattering,” Appl. Phys. Lett, Vol. 86, 221913 (2005).

 

16. L. Shao, M. Nastasi, “Methods for the Accurate Analysis Rutherford Backscattering Spectrometry,” Appl. Phys. Lett, Vol. 87 064103 (2005).

 

17. S.D. Gemmell, “Channelling and Related Effects in the Motion of Charged Particles through Crystals,” Rev. Mod. Phys. 46, 129 (1974).

 

  1. 18.              L. Shao, Y.Q. Wang, M. Nastasi, “A New Iterative Process for Accurate Analysis of Displaced Atoms from Channeling-RBS,” Nucl. Instr. Meth B249, 51 (2006).

 

  1. 19.              J.F. Ziegler, J.P. Biersack, U. Littmark, “The Stopping and Range of Ions in Solids,” Pergamon Press (1985).

 

20. E. Kotai, “Measurement of the Stopping Powers for Channeled Ions in Ion Implanted Single Crystals,” Nucl. Instr. Meth B118, 43 (1996).

 

  1. 21.              R. Giuliun, R.C. Fadaneli, J.F. Dias, M. Behar, P.L. Grande, “Consideration about PIXE Analysis under Channeling Conditions,” 10th Int. Conf. on PIXE, Slovenia, 4-8 June (2004).

 

  1. 22.              R. Salonen, A. Seppala, T. Ahlgren, “Characteristics of PIXE Channeling and its Application to ZnSe Thin Film,” Nucl. Instr. Meth B145, 539 (1998).

 

  1. 23.              F. Schrempel, T. Opfermann, E. Wendler, W. Wesch, “Determination of Lattice Displacements in Se Implanted InP by RBS and PIXE Channeling Experiments,” Nucl. Instr. Meth B161-163, 515 (2000).

 

  1. 24.              L. Shao, Y.Q. Wang, M. Nastasi, J.W. Mayer, “A Technique to Study the Lattice Location of Light Elements in Silicon by Channeling Elastic Recoil Detection Analysis,” Nucl. Instr. Meth B249, 230 (2006).

 

  1. 25.              د. آقاعلی‌گل، ع. باقی‌زاده، ا.ر. کاکوئی، م. لامعی‌رشتی، ”میکروسکوپ روبشی پروتون، ابزاری مناسب برای اندازه‌گیری توزیع عناصر کم مقدار در کبد انسان،“ کنفرانس فیزیک ایران، دانشگاه خرم‌آباد (شهریور 1384).                                               

 

  1. 26.              P.J.M. Smulders, D.O. Boerma, “Computer Simulation of Channeling in Single Crystals,” Nucl. Instr. Meth B26, 471 (1987).

 

  1. 27.              E. Kotai, “KFKI Research Institute for Particle and Nuclear Physics,” Budapest, Hungary.

 

 

Home