Рентгеноинтерферометрический способ определения искажений атомной решетки монокристалла

:1 УЯффа бОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй(72) П.А. Беэирганян и В,Г.Асланян (71) Ордена Трудового Красного Знамени ереванский государственный университет(56) 1, Вопзе П.,Нагй М.ТМее - Чаче Мегерой Еог гЬе Меазигешепй оЕ Ье Ьеп 8 СЬ ой где 11 аче-Тга 1 п оГ Х - гау ВайдаГ,акоп. Арр 1. РЬуз, Еейгегз, 1965, 6,155.2. Григорян А.М., Аладжаджян Г,М. Иэображение маятниковых полос плоских рентгеновских волн на плоском дефекте, Молодой научный работник", 1980, М 2/32, 141-44 (прототип).(54)(57) РЕНТГЕНОИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСКАЖЕНИЙ АТОМНОЙ ;РЕШЕТКИ МОНОКРИСТАЛЛА,заключающийся в том, что ленточный пучок рентгеновского монохроматического излучения направляют на двухблочный интерферометр, второй блок которого клиновидный, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения информативности исследований совершенства кристал" лов при изучении поворотов атомных плоскостей, в качестве клиновидного блока используют блок из "толстого монокристалла с р г,1, где р - линейный коэффициент поглощения;толщина кристалла, и ориентируют монокристалл так, что направление изме нения толщины клина перпендикулярно или параллельно плоскости дифракции.Изобретение относится к рентгеноинтерферометрическим исследованиямсовершенства кристаллов.Известны рентгеноинтерферометрические способы исследования совершенства кристаллов, заключающиеся втом, что пучок рентгеновских лучейнаправляют на трехкристальный интерферометр, за интерферометром получают муаровую картину, с помощью которой оценивают повороты атомных плоскостей и изменения расстояний междуними ЯОднако в этих способах недостаточ.но детально исследованы теоретические основы возникновения муаровыхкартин в рентгеноинтерферометрических системах, не исследованы связимежду внутрикристальными и внекристальными муаровыми картинами и не 70выяснено, какие повороты определяются,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является рентгеноицтерферометрический способ определения искажений атомной решеткимонокристалла, заключающийся в том,что ленточный пучок рентгеновскогомонохроматического излучения направ.ляют на двухблочный интерферометр, 30второй блок которого тонкий и клиновидный. За интерферометром получаютинтерференционную картину, содержащую Ч - образные маятниковые полосыи линии смещения, с помощью которых 35оценивают структурные несовершенства кристаллов 21.Однако с помощью известного способа можно определить повороты атомных плоскостей только вокруг оси, 40перпендикулярной к плоскости выходаи вектору обратной решетки, и то нес большой точностью, как это можноделать с помощью муаровых картин,Цель изобретения - повышение 45информативности исследований совершенства кристаллов при изучении повсротов атомных плоскостей,Поставленная цель достигается тем,что согласно рентгеноинтерферометрическому способу определения искажения атомной решетки монокристалла,заключающемуся в том, что ленточныйпучок рентгеновского монохроматичес. -кого излучения направляют на двухблочный интерферометр, второй блоккоторого клиновидный, в качестве клиновидного блока используют блок из"толстогомонокристалла с р 1 ) 1,где ф - линейный коэффициент поглощения;- толщина кристалла), и ориентируют монокристалл так, что направление изменения толщины клина перпендикулярно или параллельно плоскости дифракцииНа фиг. 1 показан вектор обратной решеткиН , направленный по оси Х в выбраннои системе координат; нафиг. 2 - схема образования муаровых картин в двухкристальном интерферометре, возникающих из-за различия межплоскостных расстояний; на фиг.3 . схема образования муаровых картин, возникающих из-за поворота атомных плоскостей вокруг оси ОУ на фиг.4 схема образования муаровых картой, возникающих из-за поворота атомных плоскостей вокруг оси ОЕ; на фиг. 5и 6 - схема. образования муаровых картин в двухкристальном интерферометре, второй блок которого клинообразный.Когда межплоскостные расстояния отражающих плоскостей первого Й 1 и второго ЙЕкристаллов отличаются ( 41 в Й 2 6 йО), отражающие плоскости второго кристалла повернуты вокруг всех трех осей ОХ, ОУ.и ОЕ под углами соответственно Е, Е и Е соответственно относительно плоскостей первого кристалла.Разность фаз, возникающая из-за разности межплоскостных расстояний и поворотов, определяется выражением( ЬНг) = ( Н 1+ аН+ЬН +5 ,+ 6 Н ) г, где ЬН - общее изменениеф вектора обратной решетки ; Ь Н 1 - изменение вектора обратной решетки изза отличия межплоскостных расстояЧ ф 9ний;Н, ЛН и ЬЬ - изменения векторов обратной решетки иэ-за поворотов атомных плоскостей вокруг осей ОХ, ОУ и ОЕ соответственно г - единичный вектор.Нетрудно убедиться в том, чтоЬ Н равняется нулю. Вращение атомных плоскостей вокруг оси ОХ (вокруг вектора обратной решетки) не меняет ни величины, ни направления вектора обратной решетки, При малых поворотах (повороты в пределах угловойобласти отражения) векторыНЬ Й и ЬН можно представить в следующем вйде (фиг.1):", лгде х, у и У - единичные векторы по направлениям осей ОХ, 07 и 02 соответственно.Следовательно, величину вектораЬ Нможно представить уравнением1 дн 1= (2) 7503 о повопериода торого где Ни Нбратных реше исталлов с При выводеуглы Е и Еционарных интся выражением(ЬНг) В этом случае внутри второго кр лярны к отражающи муаровые плоскости сталла перпендикуплоскостям (фиг. и 4),Муаровые плоско можно регистрирова(наблюдать),ых распределеисталла непароверхности вы(,наблюдаютсяторце получаютности второгортины, вызвайоси ОУ, нельзя если плоскости муаровний внутри второго кр ал 25лельны (пересекают) пхода этого кристаллатолько те картины, кося на выходной поверхр- кристалла). Поэтому каные поворотом вокругнаблюдать обычными методами.Таким образом, наблюдая муаровыекартины, можно определить только разности межплоскостных расстояний и по вороты вокруг оси 02,В случае комбинированных 1 муаровыхкартин, т.е. картин, полученных приодновременном существовании двух илитрех факторов, вызывающих муаровое 4 О распределение энергии, межплоскостныерасстоянияотличаются и одновременносуществует поворот вокруг оси ОТ.Тогда имеем период 3, муарового распределения внутри кристалла Ь Н ссмотрим когда в тов, но межпл ого и второг я й - й = 1 ЬН 1 =ЬЙ 1 ЬН гда для периода 3,ного разлитояний атом. второгоеет вид) сопзС нтенсивносктору обрат , т.е. муаьны отражаю О следнего, из-заг оси ОУ период плоскости с перно кулярны к поверхтояние. между муавыходной поверхо и Как видповоротовб Н 1 ЬН(3) и (5 оскостей а атомных Е вокруОд:.1 акоперпендида крассосами нао3,.мХ 6сти вых да из вйражений дов муаровых плиз-за поворот Руг оси Оу нах то ри для пео 9 них а 0 оскосте выми в ности д12 1 Н,-1 н,=- - - :1 2 12 - векторы ток первого и второго ответственно. у,1 ЬИ-Й,3 Е. (З) последних считают, чтомалы. Плоскости стансивностей определяюткуда,для периода муаровых картходят частные случаи: кристалле нет повороскостные расстояния пкристаллов отличают- ЬЙО,муарового распределения энергии вовтором кристалле, вызванчием межплоскостных рассных плоскостей первого икристаллов, выражение им-еСргласно условию ( ЬН гплоскости стационарных и;тей перпендикулярны к веной решетки (фиг. 1 и 2)ровые плоскости параллелщим плоскостям;б) когда существует поворот только вокруг оси ОЪЯц = = (7) 1 ЬН 4 1 н Е Плоскости муарового распределесияэнергии, вызванного поворотами вокруг оси 07, параллельны поверхностй фвыхода второго кристалЛа (плоскостьХОУ , фиг.и 3)в) когда существует тольк О рот вокруг оси 02, тогда длямуаровых плоскостей внутри вкристалла получаем. (10) енин (9) и (10) ьфа-Брэгга пеиара ОП уменьша ного муара 3; тин.Пре ме следованиях никовых криО производств дежность по т,е. период 31 дилатационных муаро вых картин вне кристалла (на поверхности ныходй нторого кристаллане эа 1 Овисит от поворотов вокруг оси 07Аналогично можно убедиться и в томчто период ротационных муаровых картин, вызванных поворотами вокруг осиОЕ, нне кристалла также не зависитот поворотов вокруг оси ОУ.Таким образом, повороты вокругоси ОУ (вокруг оси, перпендикулярнойк плоскости дифракции и к векторуобратной решетки) внутри кристалламеняют как периоды, так и напранле-2ния муаровых плоскостей, вызванныхразличием межплоскостных расстояний11 Ф й) и поворотами нокруг оси ОЕ(вокруг оси, перпендикулярной к поверхности выхода и к вектору обрат 2ной решетки), вне кристалла не меняются ни период,ни направления муаровых полос. Следовательно, обычныесхемы,днухкристальных интерферометров не дают возможность наблюдать(регистриронать) муары, вызванные поворотами оси ОУ,Если и двухкристальном интерферо-,метре атомные плоскости повернутынокруг оси ОУ., плоскости муарового 35распределения интенсивности параллельны поверхности. выхода второго кристалла при условии, что кристаллыплоскопараллельные пластины и отражении симметричны по Лауэ,4 ОТакое муаровое распределение невозможно наблюдать. Однако если второй кристалл сделать клинообразным(Фиг. 5 и б), то плоскости одинаковой интенсивности пересекаются с поверхностью выхода и вне кристалламожно обнаружить муаровые полосы, Вслучае, показанном на.фиг,5,(утоньшение направлено в сторону вектора обратной решетки), полосы параллельны 5отражаощим плоскостям, а в случае,показанном на фиг. б, перпендикуляр ны к отражающим плоскостям Связь периодов муаровых полос вне кристалла 3 с периодами муаровых плоскостей (1 внутри кристалла (фиг,5) выражается формулойс 05(6-) где 3 - угол Вульфа-Брэгга;К - угол клина, а в случае, показанном на фиг. б, она примет слудующий нид: Как видно из выражс увеличением угла Вулриод параллельного муется, а перпендикулярувеличивается. С уменьшением углаР 4 клина оба периода увеличиваются:ОРнесколько, быстрее чем. В этом-иможно убедиться для малых К , переписан ныражения в следующем виде:,.ск - -( .2 с 1 фю,( 1 (12 Предлагаемые. иСследования важны не только потому, что они дают возможность обнаружить повороты атомных плоскостей, вокруг оси, перпендикулярной к плоскости дифракции и вектору обратной решетки, но и потому, что они предостерегают исследователей от возможных неоднозначных интер претаций сноих экспериментальных результатов, так как случайные клинооб разности второго кристалла могут при вести к появлению как параллельных, так и перпендикулярныхмуаровых караемый способ имеет важное в рентгенографических иснесовершенств полупроводсталлов. Внедрение его в о увеличивает выход и налупроводниковых приборов.117503 Филиал ППП "Патеит",г. Укгород, ул. Проекта КИПИ ирак 8