Динамическая дифракция гамма-излучения в реальных монокристаллах

• Автор: Соколов, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 79 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ДИФРАКЦИИ КОРОТКОВОЛНОВОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В МОНОКРИСТАЛЛАХ
1.1. Вводные замечания
1.2. Динамическая теория дифракции
1.3. Обобщенная динамическая теория дифракции (ОДТД)
1.4. ДИФРАКЦИЯ В КРИСТАЛЛАХ С ПОСТОЯННЫМ ГРАДИЕНТОМ ДЕФОРМАЦИЙ
1.5. Статистическая динамическая теория дифракции (СДТД) и ее модификации

1.6. Динамическая дифракция в дислокационных кристаллах
2. МЕТОДИКА ГАММА-ДИФРАКТОМЕТРИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Экспериментальная установка
2.2. методика получения экспериментальных данных
2.2.1. Измерение профиля прямого пучка и определение его точного углового
ПОЛОЖЕНИЯ
2.2.2. Измерение ю-кривой (кривой качания)
2.2.3. Измерение более высоких порядков отражения
2.2.4. ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ
2.3. ПРЕИМУЩЕСТВА МЕТОДА ГАММА-ДИФРАКТОМЕТР ИМ
2.3.1. Высокая проникающая способность гамма-квантов
2.3.2. ВЫСОКОЕ УГЛОВОЕ РАЗРЕШЕНИЕ ГАММА-ДИФРАКТОМЕТРА
2.3.3. ВЫСОКАЯ СТЕПЕНЬ МОНОХРОМАТИЧНОСТИ ГАММА-КВАНТОВ
2.3.4. Возможность точного измерения интегрального коэффициента отражения в
абсолютной шкале
2.3.5. Высокая чувствительность метода гамма-дифрактометрии к наличию в
МОНОКРИСТАЛЛАХ ГРАДИЕНТОВ ДЕФОРМАЦИЙ
2.3.6. Высокая чувствительность метода гамма-дифрактометрии к дефектам
СТРУКТУРЫ

2.4. Экспериментальные исследования монокристаллов методом дифракции
ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ
3. ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕТЕРОСТРУКТУР СаЕШШД
3.1. ОПИСАНИЕ ОБРАЗЦОВ
3.2. Экспериментальные результаты
3.3. Расчет параметров макродеформаций в гетероструктурах на основе ОДТД
3.4. Результаты и их обсуждение
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СДТД К ДИСЛОКАЦИОННЫМ КРИСТАЛЛАМ
4.1. вводные замечания
4.2. Экспериментальное тестирование различных модификаций СДТД
4.2.1. НА БЕЗДИСЛОКАЦИОННОМКРЕМНИИ
4.2.2. НА ДИСЛОКАЦИОННОМ КВАРЦЕ
5. ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСЛОКАЦИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ КВАРЦА
5.1. Описание образцов
5.2. Методика расчета плотности дислокаций
5.3. Полученные результаты иих обсуждение
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время очевидна настоятельная необходимость изучения искажений структуры полупроводниковых монокристаллов достаточно крупных размеров (10-100 см3). Это обусловлено их широким применением в промышленности и науке для изготовления приборов различного назначения. Физические свойства таких кристаллов и параметры изготавливаемых из них приборов существенным образом зависят от степени структурного совершенства монокристаллов, характера дефектов, как на их поверхности, так и в объеме. Таким образом, целенаправленно влияя на структурное совершенство, возможно еще в процессе роста и/или различного типа обработки получать монокристаллы с необходимыми физическими параметрами.
Существуют два основных направления исследования дефектов в монокристаллов -изучение собственно дефектов и их параметров, и интегрального воздействия совокупности дефектов на кристаллическую решетку. В первом направлении достигнуты большие экспериментальные и теоретические успехи, но, вместе с тем, получаемой в ходе таких исследований информации зачастую недостаточно для решения современных задач. Поэтому в последнее время все более широкое развитие приобретает второе направление.
Предпочтение, безусловно, отдается неразрушающим методам. Одними из наиболее развитых в настоящее время перспективных неразрушающих методов контроля и изучения структурного совершенства кристаллов являются дифракционные методы с использованием излучений, обладающих большой проникающей способностью.
Наиболее распространенные в настоящее время рентгеновские дифракционные методы из-за сильного поглощения излучения в веществе позволяют получать информацию главным образом об искажении структуры или очень тонких кристаллов, или только приповерхностных областей объемных кристаллов. Методы, основанные на дифракции нейтронов, зачастую имеют для такого рода задач достаточно низкую чувствительность и ряд существенных ограничений в своей применимости.
Необходимо отметить, что применение дифракционных методов связано с серьезной проблемой - отсутствием строгой общей теории дифракции излучений б реальных монокристаллах и должной экспериментальной проверки современных теоретических разработок, таких как обобщенная динамическая теория дифракции в кристалле с однородным градиентом деформаций [1] и статистическая динамическая теория дифракции в кристалле с микродефектами [2, 3]. Это объясняется отсутствием достаточно чувствительных и в то же время универсальных экспериментальных методик, которые позволили бы для образца данной (существенно большей длины экстинкции для используемого излучения) толщины пройти всю область структурного

Рис. 2.3. Измерение кривой качания [136].
При съемке каждого профиля вводится критерий правильности измерений на фон:
{ 5 И Л
XV £1.
1=1 1=п-4

(2.3)
где 11 - измеренная интенсивность гамма-излучения на нм шаге измерения, п - общее число шагов. В случае невыполнения этого критерия число шагов увеличивается.
В случае измерения сильно искаженных кристаллов, когда полуширина кривой качания велика и необходимо проводить сканирование в диапазоне углов больше, чем 1°8', оно осуществляется приводом грубого углового перемещения с минимальным шагом 4'.
2.2.3. Измерение более высоких порядков отражения
После измерения первого профиля распределения дифрагированной интенсивности от рефлекса (Ьк1) и интенсивности прямого пучка детектор автоматически переводится в следующие, заданные таблицей параметров, положения для измерений более высоких порядков отражения п(Ьк1), где п=2,3