Выпуски УФМ »  Том 5, выпуск 1

Интегральная дифрактометрия наноразмерных дефектов в упруго изогнутом монокристалле

А. П. Шпак, В. Б. Молодкин, А. И. Низкова

Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 29.12.2003. Скачать: PDF

С целью создания новых высокоинформативных методов диагностики случайно распределенных наноразмерных дефектов (СРНД), которые не могут наблюдаться традиционными неразрушающими методами, такими, как рентгеновская топография, для которой такие наноразмерные в одном из измерений либо во всех трех измерениях дефекты оказываются за пределами чувствительности метода, разработаны физические основы метода деформационных зависимостей полной интегральной отражательной способности (ПИОС), которая оказалась уникально чувствительной к СНРД. Впервые теоретически и экспериментально доказано наличие зависимостей от однородной упругой макроскопической деформации интегральной интенсивности диффузного рассеяния, экстинкционных факторов или коэффициентов экстинкции, обусловленных рассеянием на дефектах, как для когерентной ($\mu_{ds}$),так и для диффузной ($\mu^{*}$)составляющих ПИОС и эффективного статического фактора Дебая–Валлера, показатель которого считается пропорциональным интегральной интенсивности диффузного рассеяния. Установлена природа возможных механизмов как аддитивного, так и неаддитивного влияния упругих деформаций (УД) и СРНД в объеме динамически рассеивающего монокристалла на величину ПИОС при различной степени асимметрии отражений, которая позволяет существенно усиливать эффект влияния УД на ПИОС. Показано, что неаддитивность совместного влияния СРНД и УД на величину ПИОС Лауэ-рефлексов свидетельствует о существенной роли эффектов экстинкции из-за рассеяния на СРНД и об относительном росте их влияния на ПИОС при возрастании УД, что обеспечивается, например, присутствием в исследуемом монокристалле крупных в двух измерениях СРНД, влияние которых на величину ПИОС оказывается, по отмеченным причинам, сравнимым с влиянием упругой деформации при любой силе изгиба и при любой степени асимметрии используемых Лауэ-рефлексов. Мелкие дефекты при обычно достаточно низких их концентрациях из-за слабого проявления для них указанных экстинкционных эффектов приводят к аддитивному влиянию СРНД и УД на ПИОС при любой степени асимметрии отражений. Доказана возможность разделения влияния на ПИОС СРНД и УД путем факторизации выражений для ПИОС на множители, зависящие только от СРНД и только от УД. В том числе впервые деформационные поправки к факторам экстинкции деформационных зависимостей Брэгговской и диффузной составляющих ПИОС упруго изогнутых монокристаллов с микродефектами феноменологически также факторизованы на множители, зависящие только от СРНД и только от УД. При этом найдена в явном виде зависимость указанных поправок от характеристик СРНД. Это впервые обеспечило возможность адекватного количественного определения характеристик СРНД путем подгонки теоретических и экспериментальных деформационных зависимостей ПИОС.

Ключевые слова: рентгеновские лучи, Лауэ-дифракция, монокристалл, микродефект, упругий изгиб.

PACS: 61.10.Dp, 61.10.Kw, 61.46.+w, 61.72.Dd, 61.72.Ff, 81.70.Ex

Citation: A. P. Shpak, V. B. Molodkin, and A. I. Nizkova, Integral Diffractometry of Nanoscale Defects in an Elastically-Bent Single Crystal, Usp. Fiz. Met., 5, No. 1: 51—86 (2004) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.05.01.051

Цитированная литература (27)  
  1. N. Kato, J. Phys. Soc. Jap., 19, No. 6: 971 (1964). Crossref
  2. F. N. Chukhovskii and P. V. Petrashen, Acta crystallogr. A, 33, No. 2: 311 (1977). Crossref
  3. N. Kato, X-Ray Diffraction (Eds. L. V. Azaroff, R. Karlow, N. Kato et al.) (New York: John Wiley: 1974).
  4. Z. N. Kalman and S. Weissmann, J. Appl. Crystallogr., 12, No. 2: 209 (1979). Crossref
  5. В. И. Хрупа, Е. Н. Кисловский, Л. И. Даценко, Металлофизика, 2, № 4: 55 (1980).
  6. В. И. Хрупа, Л. И. Даценко, Е. Н. Кисловский, А. С. Васильковский, Металлофизика, 6, № 6: 70 (1984).
  7. V. I. Khrupa, E. N. Kislovskii, and L. I. Datsenko, Phys. Status Solidi, 63, No. 1: 439 (1981). Crossref
  8. Y. Matsushita, S. Kishino, and M. Kanamori, Jap. J. Appl. Phys., 19, No. 2: L101 (1980). Crossref
  9. Л. И. Даценко, В. Б. Молодкин, М. Е. Осиновский, Динамическое рассеяние рентгеновских лучей реальными кристаллами (Киев: Наук. думка, 1988).
  10. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, M. E. Osinovskii et al., Phys. Status Solidi A, 87, No. 2: 597 (1985). Crossref
  11. В. И. Кушнир, Э. В. Суворов, К. Ю. Мухин, ФТТ, 22, № 7: 2435 (1980).
  12. L. I. Datsenko and E. N. Kislovskii, Phys. Status Solidi, 25, No. 2: 551 (1974). Crossref
  13. П. В. Петрашень, Металлофизика, 8, № 1: 35 (1986).
  14. П. В. Петрашень, Ф. Н. Чуховский, Металлофизика, 8, № 3: 45 (1986).
  15. В. В. Николаев, С. И. Олиховский, М. Е. Осиновский, В. Н. Хрупа, Металлофизика, 11, № 2: 52 (1989).
  16. Г. В. Гринь, Е. Н. Кисловский, П. В. Петрашень, А. Ю. Разумовский, Металлофизика, 12, № 5: 113 (1990).
  17. Е. Н. Кисловский, Л. И. Даценко, В. Б. Молодкин и др., Металлофизика, 12, № 6: 37 (1990).
  18. В. Б. Молодкин, В. В. Немошкаленко, А. И. Низкова и др., Металлофиз. новейшие технол., 22, № 3: 3 (2000).
  19. A. Borghesi, B. Pivac, A. Sassela, and A. Stella, J. Appl. Phys., 77, No. 9: 4169 (1995). Crossref
  20. A. N. Kostyuk, V. B. Molodkin, and S. I. Olikhovskii, Phys. Status Solidi B, 178, No. 1: 45 (1993). Crossref
  21. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, and A. N. Kostyuk, Phys. Status Solidi B, 183, No. 1: 59 (1993). Crossref
  22. В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский, А. Н. Костюк, Л. Г. Ткачук, Металлофиз. новейшие технол., 23, № 7: 861 (2001).
  23. В. Б. Молодкин, А. И. Низкова, С. И. Олиховский и др., Металлофиз. новейшие технол., 25, № 1: 107 (2003).
  24. S. M. Hu, Appl. Phys. Lett., 48, No. 2: 115 (1986). Crossref
  25. В. Б. Молодкин, А. И. Низкова, С. И. Олиховский и др., Металлофиз. новейшие технол., 24, № 11: 1483 (2002).
  26. F. M. Livingston, S. Messoloras, R. C. Newman, B. C. Pike, R. J. Stewart, W. J. Binns, W. P. Brown, and J. G. Wilkes, J. Phys., 17: 6253 (1984).
  27. В. Б. Молодкин, А. И. Низкова, И. И. Рудницкая и др., Металлофиз. новейшие технол., 25, № 11: (2003).
Цитируется (5)
  1. V. B. Molodkin, H. I. Nizkova, Ye. I. Bogdanov, S. I. Olikhovskii et al., Usp. Fiz. Met. 18, 177 (2017).
  2. V. V. Lizunov, V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, S. V. Lizunova et al., Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 37, 265 (2016).
  3. A. P. Shpak, M. V. Kovalchuk, V. B. Molodkin, V. L. Nosik et al., Usp. Fiz. Met. 10, 229 (2009).
  4. V. B. Molodkin, M. V. Kovalchuk, V. F. Machulin, Eh. H. Muhamedjanov et al., Usp. Fiz. Met. 12, 295 (2011).
  5. A. P. Shpak, M. V. Koval’chuk, I. M. Karnaukhov, V. V. Molodkin et al., Usp. Fiz. Met. 9, 305 (2008).

© 2013–2018 «ИМФ НАН Украины»