Нанокристаллические металлические материалы
Преобразователи ионизирующего излучения
Оксидные материалы с перовскитной структурой (Bi соединения, манганиты)
Аномальные структурные состояния, роль дефектов в структурных и фазовых превращениях
Монокристаллические ленты тугоплавких металлов
Структура реального кристалла
|
Структура реального кристалла
Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах с пространственно неоднородными
локализованными деформациями представляет важнейшую фундаментальную научную
проблему современной рентгеновской оптики реального кристалла. С одной
стороны это физика динамической дифракции рентгеновских лучей, и для
локализованных деформаций в кристаллах такая проблема на сегодняшний
день до конца не решена, несмотря на значительные усилия ученых разных
стран. С другой стороны решение этой проблемы представляет значительный
прикладной интерес, так как дифракция рентгеновского излучения является
практически единственным способом определять параметры реальной структуры
без разрушения кристаллов - пространственное расположение и размеры деформированных
областей в объеме кристалла, величины напряжений, деформаций и пр. В
первую очередь речь идет о дислокациях, а так же о разнообразных геттроструктурах
для микроэлектроники, многослойных зеркалах для коротковолнового электромагнитного
излучения, разнообразных микродефектах, микропорах в специальных конструкционных
монокристаллических материалах и пр. Решение этой проблемы, в конечном
счете, позволит понять основные закономерности рассеяния коротковолнового
излучения и построить законченную динамическую теорию дифракции рентгеновских
лучей в кристаллах с локализованными пространственно неоднородными деформациями.
Методы рентгеновской дифракционной микроскопии в настоящее время широко
используются для исследования реальной структуры кристаллов, как в практике
исследовательских лабораторий, так и на производстве. Сейчас уже не вызывает
сомнений, что эти методы в принципе позволяют определять не только тип,
геометрию пространственного расположения дислокаций, но и характер упругого
поля искажений решетки. Однако, за очень редкими исключениями эта важная
информация не может быть прочитана с рентгеновских топограмм из-за отсутствия
достаточно аффективных методов анализа изображения.
К настоящему времени накоплен большой фактический материал по изучению
разнообразных искажений кристаллической решетки рентгендифракционными
и рентгентопографическими методами. В мире сейчас известно четыре крупные
научные школы в этой области науки, не считая нашей страны. Эти школы
связаны с именами известных ученых: во Франции - А.Отье, в Германии -
У.Бонзе, в Англии - М.Харт, в Японии - Н.Като. Сформулированы основные
принципы динамической теории рассеяния рентгеновских лучей в кристаллах
с дефектами. Получен громадный экспериментальный материал по изображению
в основном дислокаций, дефектов упаковки, доменных границ, межфазных
границ и пр. Однако исследования дифракционного контраста было сосредоточено
в основном на изучении случайных ростовых дефектов сложной геометрии,
что существенно ограничивало возможности использования этих экспериментов
для построения теории изображения. Проводились они в основном во Французской
группе у профессора А.Отье. В периодической литературе существует большое
количество публикаций по этой проблеме. Некоторые из них , наиболее известные
, приведены ниже - A.Authier, 'Contrast of Dislocation images in X-ray
Transmission Topography', Adv. X-Ray Analists, 10, 9-31, 1967; Y.Epelboin,
'Contribution of Diffraction to the Contrast of Dislocation in X-ray
Topography', Acta Cryst.A35, 1, 38-44, 1979; A.Authier, F.Balibar, Y.Epelboin
'Theoretical and Experimental Study of Interbranch Scattering Observed
near a Dislocation Line in X-ray Topography', Phys.Stat.Sol. 41, 3, 225-238,
1970; D.K.Bowen, B.K.Tanner 'High Resolution X-ray Diffractometry and
Topography', Taylor & Fracis, 1998 ( имеется русское издание Наука
2002); A.Autheir 'Dynamical Theory of X-ray Diffraction', IUC Oxford
2001.
В нашей стране некоторое время назад также проводились исследования
контраста дислокаций, микродефектов, доменных границ (группы проф. И.Л.Шульпиной
из ФТИ РАН С.-Петербурга, и затем проф. В.Л.Инденбома из ИК РАН совместно
с нашей группой в ИФТТ РАН). В экспериментах использовались наиболее
простые геометрии расположения дефектов. Это так называемые особые положения
дислокации относительно вектора дифракции: В.Л.Инденбом, Ф.Н.Чуховский,
'Проблема изображения в рентгеновской оптике', УФН, 107, 2, 126 229-265(1972);
Л.Н.Данильчук, Т.А.Смородина. 'Наблюдение полей напряжений вокруг отдельных
дислокации методом аномального прохождения рентгеновских лучей', ФТТ,
7, 4, 1245-1247, 1965; Ф.Н.Чуховский, А.А.Штольберг, 'Динамическое рассеяние
рентгеновских лучей на дислокациях', ЖЭТФ 64, 3, 1033-1041, 1973; E.V.Suvorov,
V.I.Polovinkina, V.I.Nikitenko, V.L.Indenbom, 'Investigation of Image
Formation of Straight-Line Dislocations in the Case of Extinction Contrast',
Phys.Stat.Sol.,(a) 1974, 26, 386-395; И.Л.Шульпина, Л.И.Даценко. 'Об
изображении линейных дефектов в методе аномального прохождения рентгеновских
лучей', Укр.физ.журнал, 12, 9, 1474-1482, 1967; E.V.Suvorov, V.L.Indenbom,
O.C.Gorelik, I.A.Rusakova,V.A.Chamrov, 'Dislocation Contrast in the Case
Anomalous X-ray Transmission', Phys.Stat.Sol.(a) 60, 27, 27-35, 1980;
И.Л.Шульпина 'Рентгеновская дифракционная плосковолновая топография',
Заводская лаборатория, 2000, 42, 2, 238-245; Э.В.Суворов, И.Л.Шульпина,
'Рентгеновская оптика кристаллов с дефектами', Поверхность 2001, 7, 03-23;
М.Г.Мильвидский, Ю.А.Осипьян, И.А.Смирнова, Э.В.Суворов, Е.В.Шулаков,
'Наблюдение микродефектов в кремнии методами рентгеновской топографии',
Поверхность 2001, 6, 05-11; Суворов Э.В., Смирнова И.А., Шулаков Е.В.
'Влияние толщины кристалла и роль поглощения в формировании рентгеновского
дифракционного изображения дислокаций', Поверхность 2005, ? 12 (в печати).
В работах лаборатории исследовались особенности формирования дифракционного
изображения дислокации в условиях, когда область дефекта может быть размещена
в различных участках треугольника рассеяния и ориентирован в особых положениях
по отношению к вектору дифракции, что дает возможность понять, как реагирует
волновое поле в палатке Бормана на возмущающие воздействия в различных
его участках. Исследована геометрия расположения дефектов в волновом
поле в плоскости рассеяния перпендикулярно вектору отражения. Это позволяет
установить связь между волновым полем вблизи дефекта и параметрами искаженной
области в каждой точке плоскости рассеяния.
Работа выполнена при поддержке :
Контракт ? 3509 с фирмой МЕМС США от 19 августа 1994
по настоящее время
Исследование дефектов в монокристаллах промышленного кремния (Совместная
работа с ГИРЕДМЕТ)
РФФИ 97-02-17966 Исследование взаимодействия рентгеновского
излучения с кристаллической решеткой в условиях распространения акустических
колебаний. Руководитель Э.В.Суворов (совместно с ИК РАН)
РФФИ 00-02-17314 'Исследование слабых дефектов в полупроводниковых
кристаллах методами рентгеновской дифракционной микроскопии'. Руководитель
Э.В.Суворов
РФФИ 02-02-22009 Разработка рентгеновских высокоразрешающих
методов для исследования материалов. (Совместная работа с ИПТМ РАН),
руководитель Е.В.Шулаков
РФФИ 03-02-17486 'Рентгеновская оптика формирования
дифракционного изображения дефектов в кристаллах'. Руководитель Э.В.Суворов
Публикации
1. M.V.Kovalchuk, E.V.Suvorov, O.P.Aleshko-Ozhevskii, Yu.V.Pisarevskii,
V.L.Nosik, L.A.Smirnova, M.A.Solomko ' Investigation of Elastic Deformation
in Vibrating Crystal ',
Nuclear Instruments and Methods in Phusics Research A 405, (1998), 449-453
2. Э.В.Суворов Физические основы современных методов исследования реальной
структуры кристалов, Подмосковный филиал МГУ, 1999, книга, 231стр.
3. И.А.Смирнова, Е.В.Шулаков, Э.В.Суворов, О.П.Алешко-Ожевский, Динамический
контраст секционных топограмм при возбуждении в объеме кристалла поперечных
акустических волн, Поверхность 2000, 1, 99-105
4. В.Ш.Шехтман, Э.В.Суворов Рентгендифракционные и электронно-микроскопические
методы анализа атомно-кристаллической структуры материалов. Лабораторный
практикум (методическое пособие для студентов и аспирантов), Черноголоовка,
2000 год, 138 страниц
5 Э.В.Суворов, И.Л.Шульпина, 'Рентгеновская оптика кристаллов с дефектами',
Поверхность 2001, 7, 03-23
6. М.Г.Мильвидский, Ю.А.Осипьян, И.А.Смирнова, Э.В.Суворов, Е.В.Шулаков,
Наблюдение микродефектов в кремнии методами рентгеновской топографии,
Поверхность 2001, 6, 05-11
7. E.V.Shulakov, E.V.Suvorov, I.A.Smirnova, Yu.A.Ossipuan, M.G.Mi'vidskii,
'X-Ray Study of Bulk Makrodefects in Silicon' Fourth International Conference
Single Crystal Growth and Heat & Mass Transfer, Obninsk 2001, Volume
3, p.563-570.
8. Е.В.Шулаков, И.А.Смирнова, Э.В.Суворов 'Топографический контраст
приповерхностных дефектов в геометрии Бомана-Леемана', Поверхность 2002,
1, 101-106
9. Е.В.Шулаков, И.А.Смирнова, Э.В.Суворов "Контраст Номарского
при формировании изображения дефектов в геометрии Брегга" Поверхность
2003, ?2 32-38
10. И.А.Смирнова, Э.В.Суворов, Е.В.Шулаков "Особеннности формирования
рентгеновского дифракционного изображения дислокаций в различных участках
треугольника рассеяния" Поверхность 2004, 4, 100-104
11. Э.В.Суворов, И.А.Смирнова, Е.В.Шулаков "Дифракционное изображение
дислокаций, расположенных в плоскости рассеяния перпендикулярно вектору
отражения" Поверхность 2004, 9, 64-68
12. Э.В.Суворов, И.А.Смирнова, Е.В Шулаков "Влияние толщины кристалла
и роль поглощения в формировании рентгеновского дифракционного изображения
дислокаций" Поверхность 2005, 12, (в печати)
|