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Silicon lattice parameters as an absolute scale of length for high precision measurements of fundamental constants

1990; Wiley; Volume: 118; Issue: 2 Linguagem: Inglês

10.1002/pssa.2211180205

1521-396X

D. Windisch, Peter Becker,

Surface and Thin Film Phenomena

Precise lattice spacing measurements are carried out with an X-ray double-source, double-crystal transmission technique in order to investigate the lattice distortions in silicon crystals containing oxygen impurities. A linear correlation between the absolute value of the lattice spacing and the oxygen concentration is observed. If, in float-zoned silicon, the change in the lattice parameter due to oxygen and carbon content is taken into account, then the same lattice parameter is obtained for different silicon crystals to within a few parts in 10−8. Highly pure silicon is therefore an excellent standard for length measurements in the subnanometer region which is important, for example, in the precise determination of fundamental constants. Mit Hilfe einer Röntgenbeugungsmethode mit zwei Röhren und zwei Kristallen in Durchstrahl-Technik werden präzise Gitterparameter-Messungen ausgeführt, um den Einfluß von Sauerstoff auf den Silizium-Gitterparameter zu untersuchen. Es wird ein linearer Zusammenhang zwischen dem Gehalt an Sauerstoff-Fremdatomen und dem absoluten Wert des Si-Gitterparameters gefunden. Berücksichtigt man in zonengereinigtem Silizium die Änderungen des Gitterparameters in Abhängigkeit vom Gehalt an Sauerstoff und Kohlenstoff, so erhält man für verschiedene Siliziumkristalle innerhalb weniger 10−8 denselben Gitterparameter. Daher bildet das Siliziumgitter für Längenmessungen im Bereich unterhalb von einem Nanometer einen ausgezeichneten Standard, der wichtig ist z. B. zur Präzisionsbestimmung von Fundamentalkonstanten.