Выпуски УФМ »  Том 10, выпуск 3

Интегральная многопараметрическая дифрактометрия наносистем на основе эффектов многократности диффузного рассеяния

А. П. Шпак$^{1}$, М. В. Ковальчук$^{2}$, В. Б. Молодкин$^{1}$, В. Л. Носик$^{2}$, С. В. Дмитриев$^{1}$, Е. Г. Лень$^{1}$, С. И. Олиховский$^{1}$, А. И. Низкова$^{1}$, В. В. Молодкин$^{1}$, Е. В. Первак$^{1}$, А. А. Катасонов$^{1}$, Л. И. Никитчук$^{1}$, А. В. Мельник$^{1}$

$^1$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^2$Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН, Ленинский просп., 59, 119333 Москва, РФ

Получена: 06.08.2009. Скачать: PDF

В работе изложена обобщенная динамическая теория брэгговского и диффузного рассеяний рентгеновских лучей в кристаллах с дефектами нескольких типов. Рассмотрены выражения для дифференциальной и интегральной интенсивностей рассеяния, связывающие их с характеристиками дефектов в кристаллах при дифракции, как на отражение, так и на прохождение. Описаны экстинкционные эффекты за счет рассеяния на дефектах без ограничений на их размеры в когерентном и диффузном рассеяниях при малых и больших эффектах диффузной экстинкции для дифференциального и интегральных коэффициентов и факторов экстинкции за счет многократности рассеяния на флуктуационных отклонениях от периодичности решеток кристаллов. На основе построенной динамической теории, при ее сравнении с кинематической, создана новая физическая концепция, которая позволила раскрыть и детально проанализировать физическую природу обнаруженных явлений, обуславливающих, с одной стороны, принципиальное ограничение информативности кинематической картины рассеяния, а с другой стороны, радикальное повышение информативности картины динамического рассеяния. Показано, что это повышение информативности обусловлено обнаруженным явлением очень существенной зависимости от условий дифракции характера влияния дефектов на динамическую картину, что не имеет места принципиально в кинематическом случае. Показаны обусловленные этим явлением и рядом следствий из него уникальные диагностические возможности созданной интегральной диффузнодинамической комбинированной дифрактометрии (ИДДКД). В частности, показаны качественно новые возможности реализации впервые многопараметрической диагностики материалов и изделий нанотехнологий. При этом на основе построенной теории созданы модели высокоинформативной ИДДКД для анализа скачков интенсивности вблизи $K$-края поглощения и отклонений от закона Фриделя, а также их деформационных и толщинных зависимостей. Проведена экспериментальная апробация созданных моделей.

Ключевые слова: кристаллы с дефектами, когерентное и диффузное рассеяние, кинематическая и динамическая картины рассеяния, неразрушающая многопараметрическая диагностика.

PACS: 07.85.Jy, 61.05.cc, 61.05.cf, 61.05.cp, 61.46.Hk, 61.72.Dd, 81.07.Bc

Citation: A. P. Shpak, M. V. Kovalchuk, V. B. Molodkin, V. L. Nosik, S. V. Dmitriev, E. G. Len, S. J. Olikhovskyi, G. I. Nyzkova, V. V. Molodkin, K. V. Pervak, A. A. Katasonov, L. I. Ninichuk, and A. V. Melnyk, Integral Multiparameter Diffractometry of Nanosystems on the Basis of Effects of Multiplicity of Diffuse Scattering, Usp. Fiz. Met., 10, No. 3: 229—281 (2009) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.10.03.229

Цитированная литература (54)  
  1. W. C. Röntgen, Nobel Lectures. Physics 1901–1921 (Amsterdam: Elsevier Publishing Co.: 1967).
  2. M. Von Laue, Rontgenstrahlinterferezen (Leipzig: Akademishe Verlagsges: 1948), p. 410.
  3. C. Hammond, The Basics of Crystallography and Diffraction. 2nd Ed. (London: Oxford University Press: 2001), p. 320.
  4. R. W. James, Solid State Phys., 15: 55 (1963). Crossref
  5. B. W. Batterman and H. Cole, Rev. Mod. Phys., 36: 681 (1964). Crossref
  6. А. И. Ахиезер, И. Я. Померанчук, Некоторые вопросы теории ядра (ОГИЗ: 1948).
  7. M. A. Krivoglaz, X-Ray and Neutron Diffraction in Nonideal Crystals (Berlin: Springer: 1996), p. 466. Crossref
  8. В. Б. Молодкин, Е. А. Тихонова, ФММ, 24, № 3: 385 (1967).
  9. В. Б. Молодкин, ФММ, 25, № 3: 410 (1968).
  10. В. Б. Молодкин, ФММ, 27, № 4: 582 (1969).
  11. В. Б. Молодкин, Металлофизика, 2, № 1: 3 (1980).
  12. V. B. Molodkin, Phys. Metals, 3: 615 (1981).
  13. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, and M. E. Osinovskii, Phys. Metals, 5: 1 (1984).
  14. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, and M. E. Osinovskii, Phys. Metals, 5: 847 (1985).
  15. V. V. Kochelab, V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, and M. E. Osinovskii, Phys. Status Solidi A, 108, No. 1: 67 (1988). Crossref
  16. Л. И. Даценко , В. Б. Молодкин, М. Е. Осиновский, Динамическое рассеяние рентгеновских лучей реальными кристаллами (Киев: Наукова думка: 1988), с. 200.
  17. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. N. Kislovskii, E. G. Len et al., Phys. Status Solidi B, 227, No. 2: 429 (2001). Crossref
  18. S. I. Olikhovskii, V. B. Molodkin, E. N. Kislovskii, E. G. Len et al., Phys. Status Solidi B, 231, No. 1: 199 (2002). Crossref
  19. С. И. Олиховский, В. Б. Молодкин, О. С. Кононенко, А. А. Катасонов и др., Металлофиз. новейшие технол., 29, № 7: 887 (2007).
  20. С. И. Олиховский, В. Б. Молодкин, О. С. Кононенко, А. А. Катасонов и др., Металлофиз. новейшие технол., 29, № 9: 1225 (2007).
  21. С. И. Олиховский, В. Б. Молодкин, А. И. Низкова, О. С. Кононенко и др., Металлофиз. новейшие технол., 29, № 10: 1333 (2007).
  22. В. Б. Молодкин, А. И. Низкова, А. П. Шпак, В. Ф. Мачулин и др., Дифрактометрия наноразмерных дефектов и гетерослоев кристаллов (Киев: Академпериодика: 2005).
  23. V. B. Molodkin, M. V. Kovalchuk, A. P. Shpak, S. I. Olikhovskii et al. Diffuse Scattering and the Fundamental Properties of Materials (New Jersey: Momentum Press: 2009), p. 401.
  24. А. П. Шпак, М. В. Ковальчук, И. М. Карнаухов, В. В. Молодкин и др., Успехи физ. мет., 9, № 3: 305 (2008). Crossref
  25. А. П. Шпак, М. В. Ковальчук, Г. І. Низкова, І. В. Гінько та ін., Спосіб багатопараметричної структурної діагностики монокристалів з декількома типами дефектів (Патент України № 36075) (Зареєстровано в Державному реєстрі патентів України на винаходи 10 жовтня 2008).
  26. А. Н. Багов, Ю. А. Динаев, А. А. Дышеков, Т. И. Оранова и др., Рентгенодифракционная диагностика упруго-напряженного состояния наногетероструктур (Нальчик: Каб.-Балк. ун-т: 2008), с. 206.
  27. A. P. Shpak, V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, Ye. M. Kyslovskyy et al., Phys. Status Solidi A, 204, No. 8: 2651 (2007). Crossref
  28. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. N. Kislovskii, I. M. Fodchuk et al., Phys. Status Solidi A, 204, No. 8: 2606 (2007). Crossref
  29. З. Г. Пинскер, Рентгеновская кристаллооптика (Москва: Наука: 1982).
  30. Е. А. Тихонова, ФТТ, 9, № 2: 516 (1967).
  31. P. H. Dederichs, Phys. Rev. B, 1, No. 4: 1306 (1970). Crossref
  32. В. В. Немошкаленко, В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский, Е. Н. Кисловский и др., Металлофиз. новейшие технол., 22, № 2: 51 (2000).
  33. С. Й. Оліховський, Є. М. Кисловський, В. Б. Молодкін, Є. Г. Лень та ін., Металлофиз. новейшие технол., 22, № 6: 3 (2000).
  34. В. Г. Барьяхтар, Е. Н. Гаврилова, В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский, Металлофизика, 14, № 11: 68 (1992).
  35. V. V. Nemoshkalenko, V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, M. V. Kovalchuk et al., Nucl. Instrum. and Meth. in Physics Research A, 308, № 1: 294 (1991). Crossref
  36. В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский, С. В. Дмитриев, Е. Г. Лень и др., Металлофиз. новейшие технол., 28, № 7: 953 (2006).
  37. В. Б. Молодкин, С. В. Дмитриев, Е. В. Первак, А. А. Белоцкая и др., Металлофиз. новейшие технол., 28, № 8: 1047 (2006).
  38. А. П. Шпак, В. Б. Молодкин, С. В. Дмитриев, Е. В. Первак и др., Металлофиз. новейшие технол., 30, № 9: 1189 (2008).
  39. Л. И. Даценко, Е. Н. Кисловский, УФЖ, 20, № 5: 810 (1975).
  40. L. I. Datsenko, E. N. Kislovsky, and I. V. Prokopenko, УФЖ, 22: 513 (1977).
  41. В. Б. Молодкин, Г. И. Гудзенко, С. И. Олиховский, М. Е. Осиновский, Металлофизика, 5, № 3: 10 (1983).
  42. В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский, М. Е. Осиновский, А. Н. Гуреев и др., Металлофизика, 6, № 2: 18 (1984).
  43. В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский, М. Е. Осиновский, А. Н. Гуреев и др., Металлофизика, 6, № 3: 105 (1984).
  44. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, M. E. Osinovskii, A. N. Gureev et al., Phys. Status Solidi A, 87, No. 2: 597 (1985). Crossref
  45. V. V. Nemoshkalenko, V. B. Molodkin, E. N. Kislovskii, and M. T. Kogut, Металлофизика, 16, № 2: 48 (1994).
  46. А. П. Шпак, В. Б. Молодкин, А. И. Низкова, Успехи физ. мет., 5, № 1: 51 (2004).
  47. А. И. Низкова, В. Б. Молодкин, И. А. Московка, Металлофиз. новейшие технол., 26, № 6: 783 (2004).
  48. А. П. Шпак, В. Б. Молодкин, А. И. Низкова, Успехи физ. мет., 5, № 1: 51 (2004).
  49. В. Б. Молодкин, В. В. Немошкаленко, А. И. Низкова, С. И. Олиховский и др., Металлофиз. новейшие технол., 22, № 3: 3 (2000).
  50. В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский, С. В. Дмитриев, Е. Г. Лень и др., Металлофиз. новейшие технол., 27, № 12: 1659 (2005).
  51. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. N. Kislovskii, T. P. Vladimirova et al., Phys. Rev. B, 78: 224109 (2008). Crossref
  52. А. П. Шпак, В. Б. Молодкин, М. В. Ковальчук, В. Л. Носик и др., Металлофиз. новейшие технол., 31, № 5: 615 (2009).
  53. А. П. Шпак, В. Б. Молодкин, М. В. Ковальчук, В. Л. Носик и др., Металлофиз. новейшие технол., 31, № 7: 927 (2009).
  54. А. П. Шпак, В. Б. Молодкин, М. В. Ковальчук, В. Л. Носик и др., Металлофиз. новейшие технол., 31, № 8: 1041 (2009).
Цитируется (2)
  1. V. B. Molodkin, A. P. Shpak, M. V. Kovalchuk, V. L. Nosik et al., Crystallogr. Rep. 55, 1122 (2010).
  2. V. B. Molodkin, M. V. Kovalchuk, V. F. Machulin, Eh. H. Muhamedjanov et al., Usp. Fiz. Met. 12, 295 (2011).

© 2013–2018 «ИМФ НАН Украины»