Резонансная дифракция рентгеновского излучения в монокристаллах железо-иттриевого граната и оксида цинка

• Автор: Колчинская, Анастасия Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Глава I. Литературный обзор

§ 1.1. Резонансная дифракция рентгеновских лучей - метод исследования

структуры и свойств кристаллов

§1.2. Тензорный атомный фактор

§1.3. «Запрещенные» чисто резонансные рефлексы

§1.4. Вклады высших порядков

§1.5. Теория возникновения термоиндуцированных рефлексов

§ 1.6. Чисто резонансные рефлексы, индуцированные дефектами

§ 1.7. Методы расчёта энергетических спектров поглощения и рассеяния

рентгеновского излучения

Глава II. Моделирование резонансных спектров поглощения и дифракции синхротронного излучения в монокристалле железоиттриевого граната
§2.1. Кристаллическая структура железо-иттриевого граната
§2.2. Математическое моделирование спектров поглощения
синхротронного излучения в кристалле ЖИГ
§2.3. Феноменологические выражения, описывающие свойства чисто
резонансных рефлексов в железо-иттриевом гранате
§2.4. Численное моделирование энергетической и азимутальной
структуры чисто резонансных рефлексов в ЖИГ
Глава III. Чисто резонансные рефлексы в оксиде цинка ЪпО
§3.1. Структура ZnO
§3.2. Чисто резонансный рефлекс в ZnO
§3.3. Феноменологические выражения, описывающие различные вклады в чисто резонансные рефлексы в ZnO
3.3.1. Вклады высших порядков
3.3.2. Термоиндуцированный вклад в чисто резонансные «запрещенные» рефлексы
3.3.3. Вклад в чисто резонансные рефлексы, обусловленный точечными
дефектами
§3.4. Численное моделирование энергетического спектра поглощения и
азимутальной зависимости рефлекса 115 в оксиде цинка ZnO
§3.5. Численное моделирование спектра чисто резонансного отражения 115 в оксиде цинка. Полуфеноменологический подход
3.5.1. Модель изотропных колебаний
3.5.2. Численное моделирование энергетических спектров рефлекса 115 с учетом температурно-независимого и температурно-зависимых вкладов
3.5.3. Моделирование мгновенных атомных конфигураций
Основные результаты и выводы
Литература

Изучение атомно-кристаллической структуры и ее искажений, магнитной структуры и электронных состояний различных веществ являются важнейшими задачами физики твердого тела, поскольку эти характеристики определяют основные физические свойства материалов. Резонансная дифракция рентгеновского излучения является интенсивно развивающимся методом изучения свойств конденсированных сред. Она позволяет исследовать как структуру кристаллов, так и тонкие детали магнитного, зарядового и орбитального упорядочения [1-5]. Этот метод реализуется при энергиях падающего излучения, близких к краям поглощения атомов в веществе, и позволяет исследовать широкий класс веществ, содержащих химические элементы с краем поглощения, лежащем в интервале 1-20 КэВ. Практическая реализация данного метода стала возможной' в последние десятилетия благодаря созданию синхротронов третьего поколения, сочетающих большую яркость и высокую степень поляризации излучения (синхротрон в Гренобле, Франция, обеспечивает яркость
~1021фотон/сек./мм2/стерад., что на 13 порядков превышает яркость рентгеновской трубки с вращающимся анодом). Большая яркость синхротронных источников дает возможность проводить измерения достаточно слабых эффектов за разумное время эксперимента, а высокая степень поляризации синхротронного излучения позволяет выполнять поляризационные измерения в рассеянном излучении, что очень важно для изучения анизотропных свойств среды.
Актуальность изучения резонансной дифракции рентгеновского излучения обусловлена также тем, что этот метод дает информацию не только о пространственном распределении электронной и спиновой плотности (дальний* порядок), но и о локальном окружении резонансного рассеивателя (ближний порядок). Вблизи краев поглощения (область ХАИЕЕ) спектры рентгеновского поглощения имеют тонкую структуру,

меняется мало, т.е. данный размер является оптимальным. Именно такой размер кластера был принят для вычислений.
Поскольку экспериментальный спектр является результатом поглощения рентгеновского излучения одновременно всеми атомами железа, нами моделировались спектры поглощения рентгеновского излучения атомами отдельных позиций, а для сравнения с экспериментальными данными вычислялась их сумма.
Энергия Е - Ер эВ
Рис. 2.3. Рассчитанная энергетическая зависимость ближней тонкой структуры А>края поглощения железа в позиции 24(й?) и 16(а).
Спектры поглощения обеих позиций складывались в процессе свертки, согласно изложенному в главе 1 формализму. При свертке программа варьирует параметры зависимости ширины электронно-дырочной пары, выбирая наиболее оптимальные. Различные типы такой зависимости приведены на рисунке 2.4.