Динамические эффекты в диффузном рассеянии тепловых нейтронов на малодислокационных кристаллах германия

• Автор: Эйдлин, Андрей Олегович
• Шифр специальности: 01.04.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с.

Введение
1. Кинематическая и динамическая теории рассеяния
1.1. Элементы кинематической теории рассеяния на кристаллах
с дефектами
1.2. Основные положения и некоторые результаты динамической
теории дифракции на идеальных кристаллах
1.3. Некоторые результаты по исследованию рассеяния на слабо искаженных кристаллах
2. Экспериментальная база - универсальный нейтронный дифрактометр
2.1. Описание установки
2.2. Аттестация прибора
3. Методические работы, выполненные при подготовке экспериментов
3.1. Изготовление и аттестация высокоэффективных германиевых монохроматоров
3.2. Метод контроля макроскопических деформаций монокристаллов
4. Исследование диффузного рассеяния на малодислокационных кристаллах Се
4.1. Изучение диффузного рассеяния методом брэгговской секционной топографии
4.2. Исследование формы инструментальной линии трехкристального нейтронного спектрометра
4.3. Наблюдение аномальных динамических распределений ин-
тенсивности диффузного рассеяния в импульсном пространстве
Выводы и результаты, выносимые на защиту
Литература

Введение.
Методы, основанные на дифракции излучения, в частности, нейтронного, относятся к числу неразрушающих и наиболее распространенных и эффективных при изучении структуры кристаллов, а также различных искажений кристаллической решетки, вызванных наличием дефектов. Известно, что дефекты структуры приводят к изменению интенсивности брэгговского (когерентного) рассеяния. Помимо когерентной компоненты в рассеянном излучении присутствует и некогерентная (диффузная) составляющая, зависящая от типа, концентрации и ориентации дефектов. Методики, связанные с изучением диффузного рассеяния (ДР) рентгеновских лучей и электронов, широко используются для изучения микродефектов в кристаллах: точечных дефектов (атомы замещения, внедрения, вакансии), протяженных дефектов (дислокации, дислокационные петли), трехмерных дефектов (кластеры, включения второй фазы) и др. Существенно в меньшей мере развиты методы, основанные на анализе ДР тепловых нейтронов.
В настоящее время можно считать созданной (в основном усилиями Кривоглаза и Дедерихса) кинематическую теорию рассеяния. Эта теория применима к кристаллам, для которых их характерный размер или размер блоков мозаики много меньше длины экстинкции, а также к сильно нарушенным кристаллам, в которых размеры областей когерентного рассеяния малы по сравнению с длиной экстинкции. В рамках кинематической теории пренебрегается оттоком части энергии первичного пучка в когерентный дифрагированный пучок и в диффузную компоненту рассеяния. Кроме того, не учитывается эффект дифракции диффузного излучения в кристалле.
В связи с практическими задачами исследования достаточно толстых почти совершенных полупроводниковых монокристаллов, яв-

ляющихся элементной базой многих современных отраслей промышленности, возникла необходимость развития динамической теории рассеяния, учитывающей выше перечисленные явления. В этой, находящейся в стадии становления, теории применяются подходы, развитые в динамической теории дифракции на кристаллах с идеальной "замороженной" решеткой, а также результаты кинематической теории, связанные, например, с расчетами полей смещений атомов, методами усреднения по конфигурации дефектов и т. д. При падении излучения вблизи от угла Брэгга для не очень сильно искаженного кристалла в результате интерференции вторичных волн, рассеянных различными ядрами, результирующая амплитуда рассеянной волны может стать сравнимой с амплитудой падающей. При этом становятся существенными многократное рассеяние излучения, интерференция падающей волны с дифрагированной и волнами, рассеянными диффузным образом, постепенная перекачка интенсивности проходящей волны в дифрагированную и диффузную волны. В результате в кристалле образуется единое самосогласованное волновое поле, в котором различные парциальные волны играют равноправную роль, и только геометрия эксперимента позволяет выделить рассеянное излучение. Перечисленные выше явления приводят с одной стороны к модификации известных динамических эффектов для когерентной составляющей отраженного пучка, а с другой - к появлению различных динамических (когерентных) явлений в ДР.
В настоящее время динамическая дифракция на искаженных кристаллах еще недостаточно изучена экспериментально, что обусловлено рядом методических трудностей, связанных, например, с корректным выделением диффузной составляющей на фоне мощного когерентного излучения. При этом подавляющее большинство исследований выполнено с использованием рентгеновского излучения. Акту-

Последний результат важен для описания дифракции на мозаичных кристаллах, состоящих из множества кристаллических блоков. Отражающая способность такого кристалла пропорциональна Q.
Направления нейтронных токов и пространственные профили интенсивности.
Для каждого из двух независимых решений уравнений Шрединге-ра ?j=?0j+V могут быть определены соответствующие нейтронные ТОКИ. Из (68) следует, ЧТО соответствующие волновые вектора Kj 2 очень слабо отличаются друг от друга по величине и направлению и практически совпадают с векторами, определяемыми из условий дифракции Лауз. По этой причине выражения для нейтронных токов (плотностей потоков вероятности) можно записать следующим образом:
Зз =(h/2im) (f1* - Г 9?j*)-
(hk/m)Re[kB(|¥0j |2 + V* ?sj) + kQ (IV |2 + V* V>]. <82)
В (82) интерференционные члены исчезают после усреднения, и, подставляя выражения (51) для волновых функций, получаем:
jj=(hk/m)[kB|Ui)2 (0) l2 + kß1>2(G)|2]. (83)
Обозначив через j 2 углы между соответствующими нейтронными токами и отражающими плоскостями (рис. 1а), используя (64) и (68), направления нейтронных токов можно выразить через параметры