CC BY
1ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕХМЕРНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ
ДИСЛОКАЦИОННЫХ СТРУКТУР МЕТОДОМ РЕНТГЕНОВСКОЙ
ТОПО-ТОМОГРАФИИ
Золотов Д. А.1, Дьячкова И. Г.1, Бузмаков А. В.1, Асадчиков В. Е.1, Суворов Э. В.2, Пальянов Ю. Н.3
1НИЦ «Курчатовский Институт», Москва, Россия 2Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка, Россия 3Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, Новосибирск,
Россия
На сегодняшний день кристаллические материалы находят широкое применение во многих отраслях науки и техники. При этом одной из важнейших задач структурных исследований монокристаллов остается выявление несовершенств их реальной пространственной структуры. По этой причине развитие неразрушающих методов исследования и контроля структуры кристаллических объектов является актуальной задачей.
Как известно, для оценки структурного совершенства обычно используются методы электронной и рентгеновской микроскопии. Преимущество применения рентгеновских методов заключается в том, что они позволяют неразрушающим способом получить информацию о внутренней структуре больших по объему кристаллов (до нескольких кубических миллиметров). Одним из доступных и наиболее перспективных методов исследования объемных монокристаллов является рентгеновская топо-томография (РТТ). Основная идея этого подхода заключается в сочетании методов рентгеновской дифракции и компьютерной томографии. РТТ относится к прямым методам изучения реальной структуры кристаллов, где информация о дефектах извлекается из их дифракционных изображений (топограмм), полученных в геометрии Лауэ при различных углах поворота образца. Хотя механизм формирования дифракционных изображений дефектов сложен, сами по себе изображения достаточно наглядны и позволяют получить не только качественную информацию о дефектах (данные о пространственном распределении дефектов в объеме кристалла), но и позволяют количественно определить их параметры - глубину залегания дефектов, их протяженность и др.
В работе проведены исследования пространственного расположения одиночных дислокационных структур в монокристалле кремния. Исходный высокочистый бездислокационный кристалл подвергался четырехопорному изгибу, в результате воздействия которого при определенной нагрузке и температуре в кристалле зарождались дислокационные полупетли. С применением метода РТТ удалось визуализировать трехмерную картину как одиночных, так и скоплений полигональных дислокаций. Кроме того, проведено сравнение экспериментальных изображений, на источнике синхротронного излучения ESRF, с численно смоделированными с использованием решения уравнений Такаги.
Другим примером являются исследования синтетических алмазов, выращенных по технологии HPHT в условиях нижнего предела допустимых температур роста. Полученные данные свидетельствуют о том, что в этих алмазах присутствуют пучки дислокаций и дефекты упаковки в октаэдрических плоскостях типа {111}.
Работа проведена в рамках выполнения государственного задания НИЦ «Курчатовский институт».
