Моделирование изображений дефектов структуры монокристаллов в рентгеновской топографии на основе эффекта Бормана

• Автор: Дзюба, Илья Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Великий Новгород
• Количество страниц: 228 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЕФЕКТОВ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ

МОНОКРИСТАЛЛОВ (краткий обзор)

1.1. Типы дефектов кристаллической решётки монокристаллов

1.1.1. Природа поверхности кристалла

1.1.2. Точечные дефекты и их кластеры

1.1.3. Дислокации

1.1.4. Дефекты упаковки

1.2. Методы регистрации дефектов структуры монокристаллов
1.2.1. Методы рентгеновской топографии
1.2.2. Поляризационно-оптический анализ (метод
фотоупругости)
1.3. Идентификация дефектов структуры монокристаллов на
основе анализа рентгенотопографического контраста
1.3.1 Способы расшифровки экспериментального контраста
1.3.2. Моделирование изображений дефектов структуры монокристаллов
1.3.3. Цифровые методы обработки экспериментального топографического и поляризационно-оптического контраста
1.3.3.1. Методы обработки, основанные на анализе яркостных характеристик изображений
1.3.3.2. Методы обработки, основанные на частотном анализе изображений
1.4. Выводы и постановка задач диссертационного исследования

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ РОЗЕТОЧНОГО ТИПА ОТ ДЕФЕКТОВ СТРУКТУРЫ РАЗЛИЧНЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ
2.1. Методика расчёта контраста дефектов в методе РТБ
2.2. Моделирование изображений винтовых дислокаций, расположенных наклонно к поверхности монокристалла
2.3. Моделирование изображений краевых дислокаций, расположенных наклонно к поверхности монокристалла
2.4. Моделирование изображений микродефектов в монокристаллах различной физико-химической природы
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ АНАЛИЗА РЕАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
3.1. Анализ дислокаций в кристаллах Б Ю
3.2. Анализ 30-градусных дислокаций в кристаллах ОаАэ
3.3. Анализ дислокаций в кристаллах 2пОеР
3.4. Анализ дислокаций в монокристаллических сплавах Щ+БЬ)
3.5. Исследование микродефектов в монокристаллах ЭЮ, СаАэ,
(ВН-БЬ), 2пОеР
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ «ЗАШУМЛЯЮЩИХ» ФАКТОРОВ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ДЕФЕКТОВ СТРУКТУРЫ МОНОКРИСТАЛЛОВ
4.1. Методика расчёта контраста от дефектов в методе РТБ с
учётом наложения шума
4.2. Моделирование «зашумляющих» факторов на примере изображений винтовых дислокаций

4.3. Моделирование «зашумляющих» факторов на примере изображений краевых дислокаций
4.4. Моделирование «зашумляющих» факторов на примере изображений микродефектов
4.5. Цифровая обработка теоретического контраста, содержащего «зашумляющие» факторы
4.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Текст программы для расчёта розеток контраста интенсивности от дефектов структуры кристаллов в методе РТБ

дя из модели создаваемого дефектом поля деформаций.
Моделирование контраста интенсивности является актуальной задачей динамической теории рассеяния в кристаллах с дефектами и позволяет получить о них новую количественную и качественную информацию [27]. При этом решается прямая задача дифракции: параметры дефекта, например, для дислокаций — кристаллографическое направление оси, направление и модуль вектора Бюргерса подбираются такими, чтобы расчётные изображения соответствовали экспериментальным. Обратная задача дифракции, т.е. определение параметра дефекта непосредственно из экспериментальной топограммы, как правило, не может быть решена.
При сопоставлении экспериментальных топограмм с теоретически рассчитанными хорошие результаты даёт применение цифровой обработки изображений с целью устранения мешающих расшифровке факторов, к которым относятся: сильная фоновая неоднородность и слабая контрастность для поляризационно-оптических изображений, а также высокая зернистость и в некоторых случаях фоновая неоднородность для топографических изображений [44, 48]. Тем не менее, нет полной уверенности в том, что при устранении на экспериментальном контрасте «зашумляющих» факторов не теряется часть полезной информации и не происходит искажения изображений дефектов структуры.
В данной работе будет предложен новый подход, противоположный описанному выше, и заключающийся в «зашумлении» расчётных изображений, что позволяет изменять характеристики фоновой неоднородности, затемнять, осветлять и, таким образом, моделировать на компьютере условия съёмки конкретной топограммы.
1.3.2. Моделирование изображений дефектов структуры монокристаллов
Основным методом расчёта изображений дефектов в рентгеновской топографии является численное решение системы уравнений Такаги—Топена [49,