Випуски УФМ »  Том 12, випуск 3

Фізичні основи багатопараметричної кристалографії: діягностика дефектів декількох типів у монокристалічних матеріялах і виробах нанотехнологій

В. Б. Молодкін$^{1}$, М. В. Ковальчук$^{2,3}$, В. Ф. Мачу­лін$^{4}$, Е. Х. Мухамеджанов$^{3}$, С. В. Лізунова$^{1}$, С. Й. Оліховський$^{1}$, Є. Г. Лень$^{1}$, Б. В. Шелудченко$^{1}$, С. В. Дмитрієв$^{1}$, О. С. Скакунова$^{1}$, В. В. Молодкін$^{1}$, В. В. Лізунов$^{1}$, В. П. Кладько$^{4}$, К. В. Первак$^{1}$

$^1$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^2$Інститут кристалографії ім. О.В. Шубнікова РАН, Ленінський просп., 59, 119333 Москва, РФ
$^3$Національний дослідницький центр «Курчатовський інститут», пл. Академіка Курчатова, 1, 123182 Москва, РФ
$^4$Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, просп. Науки, 41, 03028 Київ, Україна

Отримана: 22.06.2011. Завантажити: PDF

Роботу присвячено розкриттю фізичної природи та розробці принципів практичного застосування виявленого нещодавно авторами явища унікальної структурної чутливости та інформативности залежностей від умов дифракції картини багатократного Бреґґового і дифузного розсіяння Рентґенових променів, невтронів, електронів і інших заряджених частинок у монокристалах з дефектами. Це явище принципово відсутнє при однократному розсіянні, тобто у випадку кінематичної дифракції. Показується, що ця виявлена по суті залежність від умов дифракції характеру впливу дефектів на картину динамічного розсіяння проявляється як унікально чутлива до дефектів багатообразність картини при її експериментальному спостереженні в різних дифракційних умовах. Стверджується, що це явище обумовлено формуванням кристалом з дефектами в процесі багатократного розсіяння самоорганізованих стоячих Бреґґового і дифузних хвильових полів, які реґулюються умовами дифракції і залежать від характеристик дефектів. Формування такого зонду з атомоворозмірною періодичністю і відповідною унікальною роздільчою здатністю забезпечує сильну залежність характеру подальшої багатократної взаємодії кристалу з цим хвильовим полем від їх взаємної локалізації, які (і взаємодія, і локалізація) реґулюються як умовами дифракції, так і характеристиками дефектів. В результаті динамічна картина розсіяння виявляється залежною від умов дифракції та характеристик дефектів взаємозв’язаним чином (на відміну від кінематичного випадку). В роботі розглянуто різні механізми конкурентної дії різного роду ефектів багатократности на результат взаємодії зазначеного зонда з кристалом та формування чутливої до відхилів від періодичности багатообразности за рахунок забезпечення тим або іншим способом взаємозв’язаности залежностей картини динамічного розсіяння від умов дифракції та характеристик дефектів, яка і є причиною, що обумовлює відкрите явище. Це явище використовується для створення основ дифузнодинамічної комбінованої дифрактометрії багатопараметричних монокристалічних матеріялів та багатошарових систем з дефектами декількох типів. Викладаються результати створення необхідних для багатопараметричних систем з ускладненою структурою теоретичних моделів, розробки принципів практичної реалізації та аналізи можливостей багатопараметричної діягностики, тобто однозначного розв’язання оберненої задачі відновлення за картиною багатократного розсіяння в різних умовах динамічної дифракції характеристик декількох типів дефектів та параметрів надструктури монокристалічних матеріялів і виробів нанотехнологій.

Ключові слова: динамічна дифракція, багатократне дифузне розсіяння, мікродефекти, багатопараметрична діягностика наносистем, багатошарова система.

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

Citation: V. B. Molodkin, M. V. Kovalchuk, V. F. Machulin, Eh. H. Muhamedjanov, S. V. Lizunova, S. J. Olikhovskyy, E. G. Len, B. V. Sheludchenko, S. V. Dmitriev, O. S. Skakunova, V. V. Molodkin, V. V. Lizunov, V. P. Klad’ko, and K. V. Pervak, Basic Physics of Multiparameter Crystallography: Diagnostics of Defects of Several Types in Single-Crystal Materials and Articles of Nanotechnologies, Usp. Fiz. Met., 12, No. 3: 295—365 (2011) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.12.03.295

Цитована література (85)  
  1. M. Von Laue, Rontgenstrahlinterferezen (Leipzig: Akademishe Verlagsges: 1948).
  2. C. Hammond, The Basics of Crystallography and Diffraction. 2nd ed. (London: Oxford University Press: 2001).
  3. R. W. James, Solid State Phys. 15: 55 (1963). Crossref
  4. B. W. Batterman and H. Cole, Rev. Mod. Phys., 36: 681 (1964). Crossref
  5. А. И. Ахиезер, И. Я. Померанчук, Некоторые вопросы теории ядра (Москва: ОГИЗ: 1948).
  6. М. В. Ковальчук, В. Г. Кон, УФН, 149, № 1: 69 (1986).
  7. M. A. Krivoglaz, X-Ray and Neutron Diffraction in Nonideal Crystals (Berlin: Springer: 1996).
  8. V. B. Molodkin, M. V. Kovalchuk, A. P. Shpak S. I. Olikhovskii, Ye. M. Kyslovskyy, A. I. Nizkova, E. G. Len, T. P. Vladimirova, E. S. Skakunova, V. V. Molodkin, G. E. Ice, R. I. Barabash, and I. M. Karnaukhov, Diffuse Scattering and the Fundamental Properties of Materials (Eds. R. I. Barabash, G. E. Ice, and P. E. A. Turchi) (New Jersey: Momentum Press: 2009), p. 391.
  9. А. П. Шпак, М. В. Ковальчук, В. Б. Молодкін, Г. І. Низкова, І. В. Гінько, С. Й. Оліховський, Є. М. Кисловський, Є. Г. Лень, А. О. Білоцька, К. В. Первак, В. В. Молодкін, Спосіб багатопараметричної структурної діагностики монокристалів з декількома типами дефектів (Патент України № 36075. Зареєстровано в Державному реєстрі патентів України на винаходи 10.10.2008 р.).
  10. А. П. Шпак, М. В. Ковальчук, И. М. Карнаухов и др., Успехи физ. мет., 9, № 3: 305 (2008). Crossref
  11. А. П. Шпак, М. В. Ковальчук, В. Л. Носик и др., Металлофиз. новейшие технол., 31, № 5: 615 (2009).
  12. А. П. Шпак, М. В. Ковальчук, В. Б. Молодкин и др., Успехи физ. мет., 10, № 3: 229 (2009). Crossref
  13. А. П. Шпак, М. В. Ковальчук, В. Б. Молодкін, В. Л. Носик, В. Ю. Сторіжко, Л. А. Булавін, І. М. Карнаухов, Р. І. Барабаш, Дж. Е. Айс, Г. І. Низкова, І. В. Гінько, С. Й. Оліховський, Є. М. Кисловський, В. А. Татаренко, Є. Г. Лень, А. О. Білоцька, К. В. Первак, В. В.Молодкін, Спосіб багатопараметричної структурної діагностики монокристалів з декількома типами дефектів (Патент України № 89594. Зареєстровано в Державному реєстрі патентів України на винаходи 10.02.2010 р.).
  14. А. П. Шпак, В. Б. Молодкин, М. В. Ковальчук и др., Металлофиз. новейшие технол. 31, № 7: 927 (2009).
  15. А. П. Шпак, В. Б. Молодкин, М. В. Ковальчук и др., Металлофиз. новейшие технол., 31, № 8: 1041 (2009).
  16. А. П. Шпак, В. В. Молодкин, Металлофиз. новейшие технол., 32, № 11: 1435 (2010).
  17. А. П. Шпак, М. В. Ковальчук, В. Б. Молодкин и др., Актуальные вопросы современного естествознания, вып. 9: 45 (2011).
  18. В. Б. Молодкин, А. П.Шпак, М. В. Ковальчук и др. Металлофиз. новейшие технол., 33, № 8: 1083 (2011).
  19. В. Б. Молодкин, А. П. Шпак, М. В. Ковальчук и др., УФН, 181, № 7: 681 (2011).
  20. В. Б. Молодкин, Е. А. Тихонова, Физ. мет. металловед., 24, № 3: 385 (1967).
  21. В. Б. Молодкин, Физ. мет. металловед., 25, № 3: 410 (1968).
  22. В. Б. Молодкин, Физ. мет. металловед., 27, № 4: 582 (1969).
  23. В. Б. Молодкин, Металлофизика, 2, № 1: 3 (1980).
  24. V. B. Molodkin, Phys. Metals, 3: 615 (1981).
  25. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, and M. E. Osinovskii, Phys. Metals, 5: 1 (1984).
  26. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, and M. E. Osinovskii, Phys. Metals, 5: 847 (1985).
  27. V. V. Kochelab, V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, and M. E. Osinovskii, Phys. Status Solidi A, 108, No. 1: 67 (1988).
  28. Л. И. Даценко, В. Б. Молодкин, М. Е. Осиновский, Динамическое рассеяние рентгеновских лучей реальными кристаллами (Киев: Наукова думка: 1988).
  29. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. N. Kislovskii et al., Phys. Status Solidi B, 227, No. 2 : 429 (2001). Crossref
  30. S. I. Olikhovskii, V. B. Molodkin, E. N. Kislovskii et al. Phys. Status Solidi B, 231, No. 1: 199 (2002). Crossref
  31. С. И. Олиховский, В. Б. Молодкин, О. С. Кононенко и др., Металлофиз. новейшие технол., 29: № 7: 887 (2007).
  32. С. И. Олиховский, В. Б. Молодкин, О. С. Кононенко и др., Металлофиз. новейшие технол., 29, № 9: 1225 (2007).
  33. С. И. Олиховский, В. Б. Молодкин, А. И. Низкова и др., Металлофиз. новейшие технол., 29, № 10: 1333 (2007).
  34. В. Б Молодкин, А. И. Низкова, А. П. Шпак и др., Дифрактометрия наноразмерных дефектов и гетерослоев кристаллов (Киев: Академпериодика: 2005).
  35. А. Н. Багов, Ю. А. Динаев, А. А. Дышеков, Т. И. Оранова, Ю. П. Хапачев, Р. Н. Кютт, Е. Г. Лень, В. В. Молодкин, А. И. Низкова, А. П. Шпак, В. А. Елюхин, Рентгенодифракционная диагностика упруго-напряженного состояния наногетероструктур (Нальчик: Каб.-Балк. ун-т: 2008).
  36. A. P. Shpak, V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii et al., Phys. Status Solidi A, 204, No. 8: 2651 (2007). Crossref
  37. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. N. Kislovskii et al., Phys. Status Solidi A, 204, No. 8: 2606 (2007). Crossref
  38. В. Б. Молодкин, Г. И. Гудзенко, С. И. Олиховский, М. Е. Осиновский, Металлофизика, 5, № 3: 10 (1983).
  39. В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский, М. Е. Осиновский и др. Металлофизика, 6, № 2: 18 (1984).
  40. В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский, М. Е. Осиновский и др., Металлофизика, 6, № 3: 105 (1984).
  41. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, M. E. Osinovskii et al., Phys. Status Solidi А, 87, No. 2 : 597 (1985). Crossref
  42. В. В. Немошкаленко, В. Б. Молодкин, Е. Н. Кисловский и др., Металлофизика, 16, № 2: 48 (1994).
  43. А. П. Шпак, В. Б. Молодкин, А. И. Низкова, Успехи физ. мет., 5, № 1: 51 (2004). Crossref
  44. А. И. Низкова, В. Б. Молодкин, И. А. Московка, Металлофиз. новейшие технол., 26, № 6: 783 (2004).
  45. В. Б. Молодкин, В. В. Немошкаленко, А. И. Низкова и др., Металлофиз. новейшие технол., 22, № 3: 3 (2000).
  46. В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский, С. В. Дмитриев и др., Металлофиз. новейшие технол., 27, № 12: 1659 (2005).
  47. J. E. Thomas, T. O. Baldwin, and P. H. Dederichs, Phys. Rev. B, 3: 1167 (1971). Crossref
  48. Р. Н. Кютт, В. В. Ратников, Металлофизика, 7, № 1: 36 (1985).
  49. W. L. Bond, Acta Cryst., 13: 814 (1960).
  50. В. Б. Молодкін, С. Й. Оліховський, Б. В. Шелудченко та ін., Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 6, № 3: 785 (2008).
  51. В. Б. Молодкін, С. Й. Оліховський, Б. В. Шелудченко та ін., Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 6, № 3: 807 (2008).
  52. Є. М. Кисловський, О. В. Решетник, Т. П. Владімірова та ін., Металлофиз. новейшие технол., 29, № 5: 701 (2007).
  53. В. Б. Молодкін, С. Й. Оліховський, Б. В. Шелудченко та ін., Металлофиз. новейшие технол., 30, № 9: 1173 (2008).
  54. В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский, Е. Н. Кисловский и др., Металлофиз. новейшие технол., 19, № 12: 25 (1997).
  55. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. G. Len et al., Phys. Status Solidi A, 206, No. 8: 1761 (2009). Crossref
  56. З. Г. Пинскер, Рентгеновская кристалооптика (Москва: Наука: 1982).
  57. Е. А. Тихонова, Физ. тверд. тела, 9, № 2: 516 (1967).
  58. P. H. Dederichs, Phys. Rev. B, 1, No. 4: 1306 (1970). Crossref
  59. В. В. Немошкаленко, В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский и др., Металлофиз. новейшие технол., 22, № 2: 51 (2000).
  60. С. Й. Оліховський, Є. М. Кисловський, В. Б. Молодкін та ін., Металлофиз. новейшие технол., 22, № 6: 3 (2000).
  61. В. Г. Барьяхтар, Е. Н. Гаврилова, В. Б. Молодкин и др., Металлофизика, 14, № 11: 68 (1992).
  62. V. V. Nemoshkalenko, V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii et al., Nucl. Instrum. and Meth. in Physics Research A, 308, No. 1: 294 (1991).
  63. В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский, С. В. Дмитриев и др., Металлофиз. новейшие технол., 28, № 7: 953 (2006).
  64. В. Б. Молодкин, С. В. Дмитриев, Е. В. Первак и др., Металлофиз. новейшие технол., 28, № 8: 1047 (2006).
  65. А. П. Шпак, В. Б. Молодкин, С. В. Дмитриев и др., Металлофиз. новейшие технол., 30, № 9: 1189 (2008).
  66. Л. И. Даценко, Е. Н. Кисловский, Укр. физ. ж., 20, № 5: 810 (1975).
  67. L. I. Datsenko, E. N. Kislovsky, and I. V. Prokopenko, Ukr. Fiz. Zh., 22: 513 (1977).
  68. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. N. Kislovskii et al., Phys. Rev. B, 78: 224109 (2008). Crossref
  69. С. И. Олиховский, В. Б. Молодкин, Е. М. Кисловский и др., Металлофиз. новейшие технол., 27, № 7: 947 (2005).
  70. С. И. Олиховский, В. Б. Молодкин, Е. М. Кисловский и др., Металлофиз. новейшие технол., 27, № 9: 1251 (2005).
  71. В. М. Каганер, В. Л. Инденбом, Металлофизика, 8, № 1: 25 (1986).
  72. В. Е. Дмитриенко, В. М. Каганер, Металлофизика, 9, № 1: 71 (1987).
  73. А. Ю. Белов, В. М. Каганер, Металлофизика, 9, № 4: 79 (1987).
  74. В. А. Бушуев, Кристаллография, 39, № 5: 803 (1994).
  75. В. А. Бушуев, Кристаллография, 39, № 6: 983 (1994).
  76. В. И. Пунегов, А. В. Харченко, Кристаллография, 43, № 6: 1078 (1998).
  77. K. M. Pavlov and V. I. Punegov, Acta Cryst. A, A56, No. 2: 227 (2000).
  78. V. Holy and K. T. Gabrielyan, Phys. Status Solidi B, 140: 39 (1987). Crossref
  79. А. М. Поляков, Ф. Н. Чуховский, Д. И. Пискунов, ЖЭТФ, 99, № 2: 589 (1991).
  80. N. Kato, Acta Cryst., A36, No. 5: 763 (1980). Crossref
  81. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. G. Len et al., Phys. Status Solidi A, 206, No. 8: 1761 (2009). Crossref
  82. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. N. Kislovskii et al., Phys. Rev. B, 78: 224109 (2008). Crossref
  83. A. Borghesi, B. Pivac, A. Sassella, and A. Stella, J. Appl. Phys., 77: 4169 (1995). Crossref
  84. С. В. Лизунова, В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский и др., Металлофиз. новейшие технол., 33, № 6: 791 (2011).
  85. С. В. Лизунова, В. Б. Молодкин, С. И. Олиховский и др., Металлофиз. новейшие технол., 33, № 7: 855 (2011).
Цитується (1)
  1. O. S. Skakunova, S. I. Olikhovskii, V. B. Molodkin, E. G. Len et al., Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 37, 409 (2016).

© 2013–2018 «ІМФ НАН України»