Ренгеноакустические взаимодействия в реальных кристаллах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Нацшнальиа академ1я наук Укра'/ни 1нститут металоф1зики

На правах рукопису

МАЧУЛ1Н Володимир Федорович

РЕНТГЕНОАКУСТИЧН1 ВЗА6МОДП В РЕАЛЬНИХ КРИСТАЛАХ

01.04.07 — фЬика твердого ткча

Автореферат днсертацп' на здобуття наукового ступеня доктора ф1зико-математичних наук

Khïb 1995

Дисертащею е "рукопис

Робота виконана в 1нститут1 ф!зики н-ашвпровщншив HAH УкраТни.

1Науковий консультант: доктор ф1зико-математичннх наук Хрупа В. I.

OfJjiuiiiHi опоненти: доктор ф1зико-матсматичних наук, професор Раранський М. Д.,

тод. на зааданш спещалшованоТ ради Д Ulö.ö7.01 при 1н-ститут1 металоф1зики HAH УкраТни за адресою: "252680 КиТв 142, бульвар Академ ¡ка Всрнадського, 36, конференц-зал 1нституту металоф1зики HAH УкраТни.

3 дисертащею можна ознайомитнся у науков1й б1блю-тещ 1нституту металоф1зики HAH УкраТни.

В1дгуки на автореферат у двох при\прниках, завфсних печаткою установи, просимо надсилати за адресою:

252680 КиТв 142, бульвар Академика Всрнадського, 36, 1н-ститут металоф^зики HAH УкраТни.

Автореферат розкланий «У0 » --1995 р.

доктор ф13ико-математнчних наук, професор HoeiKOB М. М.,

доктор техшчних наук Лободюк В. О.

ПровТдна органТзащя: 1нстнтут ф1зикн HAH УкраТни.

о

Вчений секрет-ар

спещалЬованоТ ради Д 016.37.01 кандидат ф1з.-мат. наук

МАДАТОСА Е. Г.

ЗАГАЛЫ1Л. ХАРАКТЕРИСТИКА РОБ ОТИ

Коротка_дноташя. Днсертацт присвячено експернментальному досшдженню ф^зично! природ» впливу структурнлх ношкоджснь pi3iioMaiiiTHoro типу на нелпниш дпфракцшш когсрснтш офскти i xapaKTcpiii для них структурно чутлши параметрп ' акустнчно збуджених кристал1в за умов дш1а\пчиого розслювання рентгешвських промешв (РП), а також розробщ на ochobî отриманкх даних нових принцишв i нових чутлнвих рентгсноакустгчних метод»! структурно! д1агност»ки слабко спотворених мопокристал1в.

У дисертацп • експериментально випчено , законом1рност1 динамично! дифракщ! РП на акустично збуджених кристалах, то М1стять статнчш (мшродефекти, дислокаш!) або додаткош, пои'яза»! з поперечними ультразнуковимн коливаннями, снотворенмя структур». Встановлеш характерш особливосп залежностеи шд амплпудн ультразвуковнх колнвапь (УЗК) штенсивностт днфракнмпшх максимухнв pi3imx порядив i ïx просторопих профь'пв для рсальних кристал1в в умовах рентгеноакустачного резонансу (FAP). Найдено принцип», конкретн! днфракцшш умопи i розроблснс способ», яю дозволяють шляхом орнгшального видьлення складових розсиовання РП (когерентно! i днфузно! компонент) Biipiuiimi задачу корсктпого внзначення штегралышх характеристик дефект). Розпннсно уявлення про механизм» рентгеноакустичних взаемод1» з реальному кристалл остановлена !.ч пршщипово нелшшна природа, а також суттсво розширено на ni» ochobî функцюнальт можлнпосп методш неруишвно! дифрактометрично! д1агност»к» структурно! досконалогп монокрнстал1ч»их матер!алш.

Актуальшсть теми jLociioaiii завдзння дослижень. Вирппелня проблем» одержапня кристал1в ¡3 заданим» ф1зпч»им» влагт»востям» грунтусться на пстановлешп зв' зку м1ж структурою рсальних крнстал1в i !х властивост; кп. Тому розвиток науковнх засад мстод|в структурно! fliarnocTHK» кр»стал1в е актуальною проблемою ф1зпк» твердого Т1ла. Рснтгеиодифракцшш метод» мал' ж;иъ до иаГиллып

шформатшшнх метод1н дослцдження структурно! досконалосп кристал1в.

Осюльки багато ^лзичпнх властивостей кристал1в залежать вш статистичних параметрш 1х реально! структур)!, важлнве значения мають дифрактометричш метод» дослЬгл-ення . штегралышх (уссреднепнх по об'сму) характеристик дефектш структури кристал1в. Для Тх розвитку, поряд ¡з традпщйним вивченням законом1рностей впливу на дифракцшш параметр» окремих статичпих спо пзорень структури рЬного типу (»¡кродефстспв, дислокацш та шшпх дефектов), що створюють досить ск; адш поля деформаций в криспъ'пчнш гратщ, зпачшш штерес складають також достижения розспования РП в акустично збуджених кристалах. В останньому випадку перюдичшеть г'сустичннх деформацш 1 можлншеть зворотньо вариовати !х параметри в широких межах дозволяють провести моделювапня ! поошдовний анашз законо\прпостей дпфракцшно! взаемодп РП з неихеалышм крнсталом. Результата такого анал1зу можна застосуватн. для Фур'е-компонент деформацшного поля дошлыюго типу. 3 другого боку, слабкин (регульованпй) акустичннй вплпв дозволяе ефектйвно змпповати рентгешвське хвильове поле в об'ем1 кристалу, що при умов! з'ясування ф!знчно! прнроди 1 мехашзьнв такого впливу в рсалышх кристалах може бути використаним для розширення функцюналыни можливостей дифрактометричних метод1в структурно! д1апюстики таких криста;пв.

Для дс, пть великих досконалпх зразюв, товщина яких значпо иеревпщус довжину екстннкцп, днфракшя РП добре описусться дшшпчною теор1СЮ розаювання РП лдеальним кристалом. У випадку ж малпх за розмфом та дуже спотворених кристал1в для опису дифракцп можна застосувати кшемагпчне наближення теорп, яке не враховус ефектп багаторазово! взаемодп падаючого на кристал 1 дифрагоианого випромиповань. Внаслиок р1зномаштност! мехашзм1и дпфракцшних взасмодш ¡3 сиотвореною дефектами р1зно! прироли

кристгшчною грагкою поки що немае загального завершеного шдходу. для анал1зу дифракцн на нереальному крнсталк

Вщомо, що реалын сильно спотвореш кристалп, яга мютягь дефекта структурн, характеризуготься когерентною (брегпвською) ¡нтсгральною вщбнваючою здатшстю (IB3), величина якоТ знаходнться mïjk значениями, передбаченнми teopisimii розснованнл досконалим i ¡деально-мозаТчним кристалами.

Для вщнпгно досконалих кристал1в, яю мктять невисога концеитпащ! дефекта, експериментальш значения 133 можна розрахувати за допомогою моднфжацп формул для ¡деального кристалу шляхом введения до них коефппеппв, яю залежать шд характеристик структурних спотворень [1]. За останш роки значного прогресу було досягнуто в розвнтку теоретичних уявлень про динахичну днфракцно РП на нещеалышх кристалах, як-i мютять розподичеш по об'ему структурш спотворения р1зномаштного типу [2]. Теоретичш дослщження законом1рностей дифракцн РП на акустично збудженнх досконалих кристалах проводились Етшим [3]. Строго! ж дишшгшоТ Teopiï для внпадку акустично збуджених реалышх кристал1В ¡з дефектами р1зномаштного типу немае. Па початок виконання даино! роботи не була також встановлепа фпнчна природа та конкретш мехашзми npouecÎB багаторазоиого розеновання l'II у такому загалымму i найбиьш важливому для застосупат. внпадку комбшованих спотворень структури.

У зв'язку з цим, для забезпеченпя достогярност! шформаци про' природу зазначеного кола явнщ i, в!дгюв1дно, галыисних даних про характеристики дефекпв, визначених ¡з результат!« таких BtiMipiB, був необхщнип пошук дифракцшних ефекпв, принцнтв та умов, яга дозволяють гдайсшовати роздшення когерентно! i дифузно! компонент но ::iioî штегралыюТ в1дбиваючо! здатносп (IIIB3) при po3ciioBanni PII. Це було необхщно для усунення ефекпв ïx компенсуючого впливу на . П1ВЗ, яш маскують ¡стинну (|>!3irmy природу дифракщшшх явнщ i призводять вмаслиок цього до втрати чутлииоет! та шформативносп д1агностнчш1х метод:в. Важлпвнм ¡3 точки зору можлпвого

практичного застосування цих дослщжень е шдвшдення чутливост! штенсивност1 дифракцшних рефлекав до слабких спотворень структури 1 спрощення процедури дифрактометричного ашшзу при . зростанш його шформативносп. Таким чином, на шдстас1 викладеного пище можна зробитн висновок про те, що дана робота присвячена розробщ актуально! проблеми ф1зики твердого тма.

Мета„роботн полягала в експериментальиому дослщженш законом1рностей динам!чно! дифракцн РП на крпсталах, яы одпочасио мштять статнчт та змодельоваш акустичш спотворення структури, 1 в створенш ' на баз! отриманих даних високочутливих рентгеноакустичних метод1в структурно! /цагностнки кристал1в. До кола завдань входило також застосування комплексних методов (акустичних, рентгешвсыо.х, фотоакустичних (ФА)) для д1агностики нових об'екйв, як1 в; -чначаються сильними спотворення кристал1чно1 гратки

Наукова_1ЮБ1ШНа^р.оботи визначаеться сукупшстю результапв, сформульованих у заключит частит дисертаци. Основш суттево нов! результати дисертацшно! роботи полягають у наступному:

. 1. Вперше встановлено, що при дифракцн рентгешвського випроминовання .на слабкоиоглинаючому акустично збудженому кристал! ступень вшшву УЗК на П1ВЗ може як суттево посилюватись при слабких спотвореннях гратки ¡з ростом порядку рефлексу и наел ¡до к домшуючого ефекту змепшешш його кутово! ширини 1 вщповщного тдвищення чутливост! дс спотворень, так 1 зменшуватись при зростанш ршня статичних спотворень кристал1чно! гратки, що обумовлено ефектом екстинкцн через розспощ шя на дефектах когерентно! складово! ГПВЗ [1] 1 р13ке збшьшешш, внеску дифузно! складово! розсиовання. Врахування цих.явищ дозволяе ■ опттнзувати умови виявлення в рентгецодифракцшному ект.перименп слабких спотворень структури кристаяу. ' 1 " 1

2. Виявлено, що в реальному (з дефектами структури) акустично -збудженому крнстал! {аналопчно до вперше екснерименталыю пстановленого [5] та поясненого, [С] у вннадку пружио вигнутого

зразка з дефектами) спостерпаеться ефект неадитивного впливу на П1ВЗ локал1зопаних статичних i ак\стнчних УЗК. деформацш кристамчно! гратки, обумовленнх нелшшними ззаемод!ями когерентного i некогерентного хвильових пол in при багаторазовому Тх розаюванш на дефектах крнсталу. IIoBi ефектн pisKoro шдвпщення чутливосп IB3 до дефекпв ¡3 збшьшенням ампл1туди УЗК, а також характер!» особлпиосп поведшкн амшптудних залежпостей П1ВЗ поясшоються вимшою ф1зично! природи когерентно! i днфузно! складов"Х розсповання. Ъ; пиесок змшюсться в залежноот Iii д спотворень та амплпуди УЗК. У вигтадку сильно. поглинаючого реального кристалу для рефлекав внеокпх порядюв встановлене явище 3Minii знаку впливу УЗК на гндбиваючу здатшеть зразка в nopiBiuiinii з вщбиття.ми низьких порядив. Знайдено, що в цих умовах товстии реалышп кристал може розеновати РП з такою ж Mipoio ефективност], як i тонкий зразок.

3. Вперше пивчено характер амп.штудно! залелспосп пггенсивносп рефлексу I(W) в умовах PAP при збуджешн в к,; ;сгал1 за допомогою другого п'езоперетворювача додаткових моделюючпх УЗК pi3iio! частоти. Показано, що в цьому винадку впгляд залежное™ I(\V) в щлому такий же, як i в крнстал1 з хаотично розподшенпми г об'е.м; статпчними дефектами.

4. Вперше встановлеш осношп зако1:о.\прност1 повстпнки формп профипо просторового розпо/илу штенспвноеп днфраго'иа:. ¡о пучка i ампл1тудних залежностей I(W) в умовах PAP. Для крнсталу, що' MicTiiTb незначну ильюсть • дислокашй (N,|= 2»103 - 5• 1 (Я см'2), незалежно тдтверджеиа цеобхщшеть запропонованого в дшшйчиш теорн розсиовання [1] перенормуванпя величини статичного (¡¡актору Дебая -Валлера у внпадку дифракцп РП на icpucrajii з дефектами другого класу за класш^икащето Кри'югла5а.

5. Продемопстромпна можлпшеть вирйиення задач! безсталонного роздшення в однокристальнш cxeMi когерентно! i днфузно! складотшх розсиовання РП, а також визначення in- ралышх характеристик

структурно! досконалосп слаб к о спотвореного кристалу ¡з залежноеп I(W), вим!ряно! в умовах PAP при дифракцн вибрано! особливим способом довжини хвил1 галмивного рентгешвського спектру.

6. Розроблепо > ф1зичш" основа нового комплексного рентгеноакустичного методу структурно! д1агиостики слабко спотворених кристал1в з комбшованпми деформацшнимн полями, який дозволяе встановити не лише природу домшуючого типу дефектов кристал1Чно! гратки (мшродеформацп чи макр спотворення), але й виявити, а також вн.\йряти як ртеиь слабких (s-10"7) макродеформацш кристалу, так i штегралъш характеристики досканалост! L, р^, перюд домшуючо! Фур'е-компоненти поля макродеформацш. Метод базуеться на BitMipiOBaiiiii ШВЗ кристалу та реестррщ! для двох вщбигпв в умовах PAP знаку i величини змш екстинкщйних довжин у зразку, що дослщжуеться, в nopii лшн з ¡деалышм кригталом.

7. Показано, що шляхом комплекеннх температурних та ор1ентац1Йцих дослщжень поглинання УЗК у cynepioiiniix кристалах можна видЬигги компоненту поглинання, обумовлену терм^чним розупорядкуванням гратки кристалу, викликаним "розм'якшенням" катюнно! шдгратки ср1бла. Вперше ствставлено фотоакустичш та peHTrenißCbKi топохрами, отримаш па пластш:;х кремшю, що зазнали пластично! деформацн.

Роздшьна здатшеть ФА методу не поступаеться рентгешвському, а висока швидк1сть контролю дислокащйних структур, пол1В пружних напружень робить метод ФА микроскоп» и, рспективним для • застосування в заводських лабораториях.

0£]1овн1ноложши1я^лц<и)ш1о^яхь.сяла_-захисг:

1. При дифракцн рентге1нвських промешв в умовах низького piBH4 поглинання CTyniiib впливу ультразвуковнх деформацш на повну штегралъну вщбивлт')чу здатшеть (П1ВЗ) слабко спотвореного кристал\ може сутгево посилюзатись ¡з ростом порядку вщбиття за рахунок домшуючого ефекту зменшення його кутово! шириии, що i нризводить до шдпищення чутлипосп ШВЗ до снотворень. Вказашш

вплив може, однак, i зменшуватнсь при збшьшеши piBim статичних спотворень крпстал1Чно! гратки внаслщок росту ефекту екстинкцн когерентно! складово! П1ВЗ через I! розсшвання на дефектах та збшыиення внеску дифузно! компонента. Все це дозволяе оттнзувати умови внявлення слабких спотворкьь структури в рештенодифракщнному експеримент1 .

2. В реальному акустично збудженому кристал^ аналопчно до випадку пружно вигнутого зразка, cnocTepirr гться ефект неадигивного впливу на повну штегральну вщбиваючу здатшсть локал1зова;шх (статичних) i ультразвукових деформашй кристх'нчно! грзткн. Цсй ефект обумовлений иелшшштми взаемод1ями когерентного i некогерентного хвильових пол1в у процеа Ix багаторазового перерозаювання на флуктуацшних хвилях концентраци дефектов. BiH може бути використаний для розширення функцюнальиих можливостей методу рентгешвсько! дифрактометри.

Pi3KO виражена р!зниця характеру зглежносп складових П1ВЗ в1д амплттуди УЗК дозволяе в умовах рентгеноакустичногс резонансу вир!шити задач! роздшення в однскристалыпн схем! когерентно! i дифузно! компонент розсповання PIT, а також визначекия штегралышх характеристик дефекта при дифракцп вибранно! довжини хвил1 гальм1вногс рентгешвського спектру.

3. Кристали, що ьистять хаотично розподшеш дислокаци (дефекти другого класу за класиф-кащею Кривоглаза: показник статичного фактору Дебая -Еаллера L набагато бш.шпц за одшшцю) з невисокою густиною (N¿<5 - 103см'2) ефективно нролвляють себе в реитгенодифракц! иному експеримент! аналогично до зразюв ¡з дефектами першого класу (L«l). Це незалежно шдтверджуе теоретичний висновок про необхщшсть перенормування величини L для випадку динам1чно! дифракцн внпромнновашш на дислокациших кристалах внаслщок обмс кення довжини кореляцн поля злпщень aTOMiB довжиною екстинкцн, а також необхциисть введения та

можлншсть ексиернментального внзначення коефпцснту екстинкцп через розсйовання на дефектах р,].

4. Проведения ексиеримештв за умов рентгеноакустичного резонансу за орипналыюю схемою при використанш истановлених закономфностсй розспованпя та запропопованих принципов« новнх шдхо/ив дозволяе вирйпити задач1' нобудови диспсрспшо! поверхш реального кристалу (аналогу поверхш ФермО, внзначення дймшуючого типу дефек'пв крпспипчно! граг и (мп<родефекти чн макроспотворення), пиявлення 1 пи.\нрюпання р1вня слабкпх макродеформацш кристалу, а також внзначення штегралышх характеристик структур жл д ос копал ост1 слабко порушеннх бездислокацппшх крпекипв з комбшованимн (локалЬованимн та розподшешшн) спотвореннями гратки, яю справляють ствставнин за величиною пилив на , фракцн'пп параметра.

Наукова „та. црактична. .зн;ш1Ш1СТ11.-Р1)бохц, Одержан! в робот! нов! даш суттево сприяють розвитков! ф1зичних уявлень про мехашзмн рснтгеноакустнчних взаемодш в реальному кристалл а також створюють основу для розшнрення фупкцкжальних можливостсй ¡снуючнх ] розвитку новнх метод'ш кшьисного доо'пдження ступени структурно! досконалост! монсжристалннпх магер1ал1В. Зокрема, рентгепоакус.тичш методи структурно']; диагностики крпсташв дозволяютъ отрпмуватн новну юлыаспу шформащю про усередиеш характеристики як ростовнх спотвор чп структури, що ппникли на рашах стад!ях дефектоутворення, так ! технолопчних дефектов, ЯК1 утворютоться при пастуший обробц] крисгал1в. . ,

Особливо перспективном для диагностики досконалосп слабко енот вороних кристалл с метод рентгеноакустичного резонансу, який, маючн пнсоку чутлшясть, точшсть 1 шформатившсть, забезпечуе досплиршсть одержания характерна ик дефектнпх структур I може заетосовувагись для об'екпи, що мвлять одночасно 7 м1к|ю- та макроспотворення кристально! гратки.

и

Ступшь_ДОСТОифНОСП. Достошрнк'ть одержано! шформацн

забезнечувалась шляхом застосувашш незалежинх метод!» досшджень. Напрнклад, величина статичного фактору Дебая -Влллера в крпсталах кремшю, що мктять структурш дефектн, ни.Ши ..иась як ¡з амплпудних залежностей штенсивпосп рефлексу к акустпчно збудженому кристалл так 1 на оснош профшв нросторового розподьчу ¡нтенснвноеп рефлексу в умовах рентгеноакустнчного резонансу, а також при обробц! за допомогою ЕОМ залежностей 1ВЗ ви товншии зразка. Загалышй контроль ступеня структурно! досконалост1 кристх'пв здшснювався за допомогою незалежних мето;ив рентгетвсько! топографа. Викорнстано сучас.ш метод» дослижепь (зокрема, фотоакустичний), яга пключають автоматнзоваш втпрн 1 обробку даних за допомогою ЕОМ.

.Особшяшй_лнес®к _диссртанта в одержали! результата, як! виносяться на захист, полягае в:

• постанови! та обгрунтувашп основних оксперн.мента по рснтгоноакустичннх взасмодшх у реалышх кр::ггалах (досл1ди з двома незалежшшн джереламн ультразвуку, впзиачешш штегралышх характеристик структурно! доскопалоеп в крпсталах з комбнюваними спотвореннямн гратки, визначення дом!нуючих типн; дефекта за допомогою рентгеноакустичннх внлнрювань та нши);

• випфитп явищ втрати чутливост! до ультразвукових к<> ■ шапь' и реалышх крпсталах, обернення знаку вплнву УЗК па »¡дбишпочу здатшеть для рефлекап високих порядков, сфекту нсадлнтнвносп вплнву статичннх та динам!чннх ультразвукових деформацш на вщбиваючу здатшеть;

• математичнш обробщ результата, !х шгерпретацн 1 узагальнешп;

• постанови! оригшалышх комплекеннх досладжснь дефектов структура христа.пп, заснованих на ноеднанн! акустичннх метод!в з рентгешвеъкою та фотоакустпчною тотл-рофк'ю.

Аиробац!я_ робот, Матер1адн дпеептацн дпповцталнсь ! обгопорювались на таких конференшях, парадах 1 семшарах, як:

12-й Европейський крнсталограф1чний коигрес (Москва, 1989), 3-я Всесоюзна нарада з мЬквуз'всъко! комплексно! • программ "Рентген" (Чершвщ, 1989), 2-а Конференщя з диналп иного розсповання рентгешвських npoMeniß у кристалах Í3 дина\ачними i статичними спотвореннями (Ялта, 1990), 5-а Всесоюзна парада з Когерентно! взаемодн випромшювання з середовищем (Симферопшь, 1990), ГеИжнародна конференщя "Мпфоелсктрошка-90" (MincbK, 1990), 3-я Всесоюзна конференщя з ф!зикп i технологи топких нашвпровщникових iliíbok (1вано-Фрашавськ, 1990), М1жнародна конференщя "Физика в Украпи" (Кшв, 1993), Пленарне заедания Координащйно! ради з проблемы . "Ф1зика нагпвпровщниив та Д1слектрик!в" (Кшв, 1994), Ювшейш науков1 сеси1ФН HAH Украши, •¡рисвячеш пам'ят! академ1ка В.6. Лашкарьова (Ки!в, 1992-1994), постншо дпочий ceMinap сектору "Ф1зика реальних кристал!в" (Кшв, 1991-1994), 2-й Европейський симпоз1ум "Рентгешвська топограф1я та високороздшьна дифрактометр1я" (Еерлш, 1994).

Пубшкацй» Ochobhí результата дисертацн викладеш в 25 наукових працях, надрукованих в провщних республшанських та колишшх союзних наукових журналах. До списку публжащй входять одна моногаф1я та ДВ1 оглядов1 робота.

Структура та об'ем дисертани. Дисертащя складаеться з вступу, чотирьох роз;йл1в, основних результат1в та bhchobkíb. Загальннй об'ем дисертац!! с^ладае 2. Л ¿1 друкарських CTopinoK, включаючи 4 CT0pÍH0K основного тексту, ■ЗЧ малюнгав та 7 таблиць, списку цитовано! Л1тератури з ¿.fid найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СГ РОБОТИ У BCTyni обгрунтована актуалыпеть вибранОго напрямку доелдакень, коротко розглянутий стан проблеми, сформульована мета та новизна роботи, ochobhí- положения, яю виносяться на захист, практична та наукова цшшеть одержаних результата. Даеться список основних публжацш по temi дисертацн та короткий 3míct само! роботи.

У першому роздш викладено результпи дослщжень впливу спотворень кристал1чноТ гратки р^змо! природи на характер амилпудних залежностей вщбиваючо! здатносп крнстал1в, що збуджет ультразвуковими колнваннями. Коротко розглянутий стан розв'язання проблеми стосовно досконалих зразюв. В реальннх крпсталах внцчався вплив м1^1)Одефе1шв (переважно тих, яю виникають при високотемпературному вщпал1 кристалт крем1Йю з високим пм1сто.м кисню) на въдбиваючу здаттсть акустичио збудженого кристалу в умовах слабкого (цС<1, де р- лшшний коефниент поглинання для даного випромпповання, а Ьтовщина зразка) поглинання РП. В окремому параграф! вивчався вплив порядку Лауе-днфракш! т вадбиваючу здатшсть акустично збудженого реального кристалу. Було показано, що на дьтянщ 2 кристалу кремшю (з бьдьш пошкодженою дефектами структурою) спостер!гасться, як 1 очп<увалось у вщповщност! до теоретичних уявлень, приркт штенспвност1 I для 440 та 660 шдбигпв МоКсц-випромшювання (мал. 1). Однак- аналйз

амплпудних залежностей 1(\У) показуе, що нахил к лнийно! дьчянки вказаноТ залежносп ¡стотно зменшуеться з! збшьшенням р)вня

пошкодженост! структури (ефект втрати чутливост! до дефект1в). Це явище подине до того, яке

Мал. 1.Ампл1тун1 залежиост! штегралыю! спостер1галось ранние в пружно

».тгнсивносП 1(У). С'-напруга ж ШШ1утих зразках. 3 дефектами и слоперетворюпач1. Рефлекс 56С. * 1

О- дьчянка 1, □- Д1лянка 2. струхтури [5,6] 1 яке було

пояснене зменшснням когерентно! частини П1ВЗ завдяки додатковим

екстинкцшннм втратам [1,2], що онисугаться коефнйентом ц^

(1ц-ехр(-Ь),ехр(-^С/у) ). Оцшка можливого впливу такого ефекту у '

>и

випадку ультразвуково! деформаци, що зроблена за допомогою сшвв!дношеНня:

а ==ехР(А-^),ехр[(й„1-ц,.,)/у,

* ' ...... . де величини, позначеш

. шдексами 1 та 2, вщносяться вцщов1дно до досконало! та

£> пошкоджеио! дшянок зразка,

tt 4 дае значения <Х44о=0,75

3 (Apd=7cM"1) та ' а660=0,91

^ (APd=2 см'1). Цд величини

1.

виявились, однак, ictotho

2 3.

У в б1льшими за значения,

ал. 2. Залежност! r(U) дл разкш 1 (cniilu обРахован1 i . попередньо з

точки) i 2 (темн1 точки) vs-91 МГц, товщинних залежностей I(t)

vs-частота ультразвукових коливань, що пщп0с;дн0 "до ' в1домо! , вщповщлае механичному резонансу зразка. - .

О,* - рефлекс 440 <-,+-рефлекс 880 процедура а саме: а44о-0,56

(Apd=i4 см-1) та а660=0,5

. (ДЦ(|=15 см'1). '

Таким чином, при збшыиешн ступеня пошкоджень структури кристалу 3i слабким р1внем поглинання для рефлекав високих : порядмв вщбуваеться р1зка втрата чутливост1 йога вщбиваючо! здатност! до р!вня W (мал. 2), що обумовлено зростаючими нелшшними взаемод1ями когерентного та некогерентного хвильових ■ пол1в при Ix багаторазовому розаюванш в кристалах, тобто шдповщшш зростанням ефекту екстйнкцн когерентно! складово! П1ВЗ.

. Загальна увага в першому роздип зверталась також на проблему , розсшвання РП в найб!льш загальному вппадку дифракци, коли в , об'ем! кристалу одночасно ¡снують. комбшоваш пошкодження структури (наириклад, короткодтч! поля деформащй вщ ' мшродефекпв та макроскошчш пру жиг1 деформаци). 3 метою наближення до розв'язання ц!е! складно! проблеми дифракцн вивчався вплив моделюючих ультразвукових коливань В1д двох незалежних

джерел ультразвуку pi3HoI частота на вйбиваючу здатшсть кристалу в умовах PAP. При цьому вдалося ш казати, що внгляд залежност! ¡HTeHCHBHOCTi I вщ амплпуди ультразвуку W в щлому такнн же, що i в кристалах з хаотично розподысними в oö'eMi статичними дефектами (мал. 3), а вплив додаткових довгохвнльових та короткохвильових коливань в загальних рисах под1бний.

У внпадку сильно поглинаючого реального. кристалу для рефлекав внсоких порядюв показана можлнвють змшюпати знак впли"у УЗК на вадбнваючу здатшсть зразка в nopiniMimi з вщбиттям-низьких порядив (мал. 4). Встановлено, що в цнх умовах товстий реальиий кристал po3ciroe РП з такою ж Mipoio ефективносл, як i тонкий зразок.

0.0 0.5

1.0 Wii

2.0 2.5 3.0

120

100

«■>80 с

.560 40 20 0

Лмпл1туда модслюючих

УЗК:, - * - W-0 о W-0.09 А о W-0.14 А

са£*Г

4 6 U, В

8

1.2 1.1 1.0 I. 0.90.8

10

1 2 3 . и, В

Мал.4. Залежное™ r(U) для зразка 3. vs-58.917 МГц- шдношдае мехашчному резонансу зразка

Мал.З. Залежиост! iiiTCiicntmocTi рентген!вських промешв d центр! дифракцшного просалю шд амгштуди УЗК и умовах PAP. Рефлекс 220 \=0.4 А, vs-=78 МГц (Vs-частота УЗК). Збуджеш короткоперюдш (XS<A) моделююч! УЗК: vs=210 МГц

В__другому_роздш . днсертацн розглянуп ф1зич1П основи

д1агностики структурно! досконалосп репльнпх крпстх'пв з хаотично

розподшеними и о6'е.\п дефектами за допомогою рентгеноакустичного резонансу. Зокрема, розглянуп особливосп явища рентгеноакустичного резонансу та ф1зич1п причини впливу надзвичанно слабких спотворень структури кристалу на дифракцшш параметрн. В окремому параграф! анал1зуютьси переваги використання для ще! мети галь\пвного спектру рентгешвсько! трубки чи синхротронного прискорювача електрошв. Це дае змогу вибрати таку довжпну хвшп випромшювання, для яко! внесок процеав розс!ювання та поглинання в П1ВЗ однаковнй, що дае можлшпсть значно спростнги процедуру визначення величини штегральних параметр1в структурно! досконалосп зразка, виключивши з застосування досконалий зразок-еталон (мал. 5). При вибор! тако! довжини хвшп Х0 гальм!вного спектру можна, як показано в дисертацп, використати лише одну амгтлггудну залежшсть штенсивносп для кристалу, структурна доскона-:йсть якого досшджуеться. В цьому випадку ана/йзуються П0рмал130ваш величини штенсивностей

х = 1||(\У)/ 1д(0), де1^(\У) - значения штенсивносп, яке вщповщае

величиш, що визначаеться впас.шдок продовження лшшно! частини графшу 1а(\¥)/1,,(0) (мал. 5) до перетину П з вксю ординат, а 1а<0>- значения штенсивносп до збудження ультразвуку (\\7=0). Тод1 штегральш характеристики структурно! досконалост1 кристалу Ь та ца . визначаються за формулами:

=-^1п(1-/¥)/1-2ехР(-сЕц//г)1 (1)

• 1 - 2ехр(-гац/ /у) 4лг/ ^

де е=£0ехр(-М), е0=Хы/Хо1 - вщношення коефщ1ент1в Фур'е уявно! частини поляризованост! % кристалу, ехр(-М)- дштпчннй температурний фактор Дебая -Валлера, 7=соб0 (6- кут Брегга), с -фактор поляризацн випро.чшювання, С(2)—(1-ехр(-ё))/г ,

17

. Таким чином,

запропоноваШш шдх1д

використовуе фактнчно лише дш втпрюваш величинн ¡¿(\У) та 1^(0), але зберн-ае

можлив1Сть ро.-щлення Кв та

1*13 компонент ШВЗ. Ще

одна перевага цього шдходу

полягае у виключеши

оиерацн перенаклеювання

мал.з. ¿алежшсть шд напругн на п'езоперетворювача на зразку п'езонеретворювач! V для зразка 51, що та на еталои^ при якШ важко проншов термообробку протягом 1 год. при

850°С. 1=9.75 мм, vs-78 МГц забезпечити один р1вспь

амплггуди W ультразвуку при одному 1 тому ж значенш елекгрично! напруги и на п'езоперетворювачь

В шшому параграф! другого роздшу в умовах рентгеноакустнчного резонансу визначеш ¡нтегралын характеристики структурно! досконалосп монокристал1з кремнно, що .\псгять дпслокацп- При цьому також огримаш експернме! (талый даш, яга гндтверджують необх!дшсть перенормування величинн статичного фактору Дебая -Валлера при динахнчнш дифракцп РП в зразках, то мктять хаотично розподыеш дпслокацп (Ь«1).

В окремому параграф! проаналтзована' можливкть визначення штегралышх характеристик мжродефекпв (характерного розм!ру та !х середньо! концентрац!!) з використанням явит ренггеноакустично! взаемодп. Одержан! величини штегралышх характеристик мпсродефсктпз, яга виникли внаслщок розпаду переснченого твердого розчину кпсню в кремни, добре узгоджуються з тимн, ига визначен! з допомогою вщомих незалежних метод!в вим!рювань, що, з нашо! точки зору, обгрунтовуе можлнв!сть одержання достов!рно! шформацп з допомогою анал!зу рентгеноакустичних явнщ.

I

1.0»- <] • «г

ТрехШ-ДОашл дисертацп присвячений розвитков1 ф1зичних основ неруйшвних метод!в д1ашостики в найбшьш складному випадку, коли в об'ем1 кристалу одночасно присутш як коротко- так I далекод1юч1 деформацшш поля. Це надзвичайно складний випадок для анал1зу дифракшшшх явищ, але вш мае велику прак-пхчну цшшсть, бо в реальному кристал! така ситуащя найбигьш часто реал1зуеться.

В другому параграф! даного роздшу розглянута' можлпв1сть визначення домшуточого коротко- чи довгодиочого типу спотворення структури за допомогою рентгеноакустичного резонансу.

3 шею метою вим1рюються частотш залежносп м1жмннмумних в1ддалей Дх(у5) у просторовому розподш дифрагованих пучюв. Щ мппмуми виникають, коли хвилыш всктори ультразвуку вщповшають г'ддалям м1ж плками дисперсшно! поверхш Евальда (аналог поверхш Ферм! в дифракшшшх задачах). В цьому випадку пригшчуються певш траекторп блох1вських хвильових пол1в, яким вщповщають згадан! мппмуми просторового розподыу штенсивностей. Анал1з таких частотних залежностей м1жмпимумних вщдалей (мал. 6 а,б), як

Мал.6. Залежшсть в ¡дета ш ДХ м1ж провалами селективного поглинання вш частотн УЗК у5 для зразка 2, МоКар шшромнновання для рефлскав 220 (мал. 6а) та 440 (мал. 66)

О- в пихишому сташ; □- шел я термообробки (6 год., 850°С). Сушльна Л1и1я-розрахунок для ¡деальпога кристалу.

показано в дисертаци, дае вперше змогу побудувати дисперсшну

поверхню Евальда для реального кристалу (мал. 7).

Коротко- та довгодшч! деформации» поля призводять до

протилежних напрямк1в змши м!жмиимумних в1ддалей Дх, що дае

змогу ¡дентифшувати природу пошкоджень структури, як\ домМують у

зразку, що вивчаеться. При дослщженш бездислокащйних криста.*пв

кремшю вперше було встановлено явище взаемно! комненсаци вплнву

двох тип!в деформащйних псшв на диспечайну поверхню Евальда.

Так, вим1рювання залежностГ Ax(vs) при. 220-в1дбитт1 МоКсц-

випромшювання показало ствпадшня nie! залежност1 з кривою,

розрахованою з використанням дииам1чно1 теорп дифракцн ¡деалышм

кристалом кремшю (мал. 6 а). 3 цього факту можна було б зробити

хибний висновок, що даний кристал мае досконалу структуру.

Вим1рювання вказаио! залежност1 Ax(vs) для вщбиття бшын високого

порядку (440, мал. 6 б) показало, що екеперименталын точки

розташовуються нижче вщ розрахунково! криво!, яка в!днов!дае

досконалому кристалу. Це

свщчить про те, що в даному

зразку кремшю, одержаного

методом Чохральського,

домшують пружш деформа-

щйш поля.

В третьому роздш також

аналпуються перспективи

використання рентгеноакустич

ного резонансу для д1агнос-

тики структурно! досконалост! Мал.7. Результат синтезу верхньо! г!лкк

дисперсшно! noeepxiii зразка 2 в кристалш, що М1стять вих!дному crani (точки). Рефлекс. 440, KOM6iHOBani спотворення

МоКа1-випромшювання. Дисперсшма ■ ■

поверхня . зразка 2 nie л я •.ермообробки структури. Розглянуп Р13И1.

практично сшвпадае з розрахунком для аспекти застосування PAP

¡деалыюго кристалу (сущльна лпня). , ' . .„.7.

r J J ' для аналг:у слабких (е-10')

макродеформацш в реальних крнсталах. Зокрема використовуеться явище розмиття тонко! структури просторового розподшу днфрагованих пучюв у крнстал1 з макродеформащями. В цьому вннадку внасл1док Mirpaun точок збудження по плках дисперсшно! иоверхш Евальда умова резонансу виконуеться уже не для двох точок, як у випадку локатзованих деформацшних пол1в шд м1кродефект1в, а для деякого штервалу координат точок збудження, кутова величина я кого визначаеться значениям пружно! деформацн с. При цьому для фжсовано! величини е розмивания миймум1в в розподш штенсивпосп тим силынше, чнм ближче довжина хвши УЗК до граничного значения екстинкцншо! довжини Л, яке ввдповщае точщ збудження на гранищ зонн Брнллюена. Це означае, що резонансна умова виконуеться на Д1ляпц1 новсрхн! Евальда з великою кривизною, внаслщок чого вадбуваеться велика зИ:на траекторий хвильових пол1в. Знаючи величину максимально! частота УЗК vj, при якш зникае тонка

структура профилю штенсивноол, можна визначити значения кутового д1апазону Д0 в радианах, в якому вщбуваеться пригшчення за допомогою УЗК аномального проходження для ycix промешв, яй

I

формують вказании штервал Д9: Д9* = - lj2. Це дозволяе

розрахувати piceitb пружних деформацш е:

I

е = 2Д8'= 2j[(\vi/cJ-l]J. (2)

де d- ^пжплощинна в!дстань для даного вщбиття (hkl) РЯ, а Сд -швпдюсть розповсюдження ультразвукових холнваиь

■ Об'ектами дослщжень булн зразки кремнно, внрощеш методом Чохральського. В зразку 1, який лпстив днслокацн з густиною Nj=2' 103см"2, р'.вень е був е,=1,9'10"6 (частота УЗК v* = lll МГц, вщбиття 111, AgKa 1-вииром1нювання). В бездислокацшному зразку 2, в якому вмкт кнс1'.ю досягав значеиь (1,2-1,9)' 1018см'2, внаслщок неоднородного розподшу uiei домники виникли пружш деформацн величиною £2=0,3« 10'6 (440-В1дбиття, AgKat -випромшювання, V--72.5 МГц).

В осшшьому параграф! третьего . роздшу дисертацп запропонована модель впливу хомбшг ;алих пошкоджен'ь на иаиб'шып' важлшзий' дифракцшний параметр - екстинкцшну довжнну Л. При невисокш концентрацн мкродефеюпв, (що справджуеться у випадку бездислокащйних кристашв), коли взаемод1ею деформацпших пол1в р1зно1 природн можна знехтуватн, в кристал!чному сере'довипц з комбшованими спотвореннями гратки мжродефектами та перюдичного макродеформащею (з "довжиною" хвил1 Хт) результуюча величина Л можр бути, як запропоновано в дисертацп, приблнзно описана наступним виразом:

М.Н) = Л,(Я) • ехр( £)

(3)

¡Ь'^-Л,1)] '

який при вщомому значенш е мктить два невщомих параметри Ь, >.т, осташпй з яких не залежить вщ порядку вщбиття Н(ЬЫ). 4

Таким чином, маючи два експериментальш значения (наприклад, Л22о та Л440) та при вщомому закон! змши статичного фактору Дебая -Валлера (наприклад, для дефек'пв тнпу к.- 1стср1в Ь-Н2), можна розрахуватн характерис. :«кн структурних пошкоджень Ь, Х.т .

Осюльки до кола завдань дисертацп входило також застосування сучасннх метод1в для досл&ження дефекпв структур» в кристалах . б1льш широкого кола матер1ал1в та твердотыышх приладш, четвертин дешнл роботи був присвячений цнм питаниям.

В одному випадку традицшшш для акустики шердого Т1ла ■ метод вим1р1в швидкост! розповсюдження 1 змш. поглинання ультразвуку було заетосовано для знаходження вкладу точкових дефект!в типу "вьтытх" юшв в ефект поглинання акустичних хвиль у кристалах пруститу AgзAsSз ! траргнриту Ag2SbSз, яю вже при Т>100 К мають помггну ¡онну компоненту, провщностк

В другому випадку новий метод ФА мшроскопп, що отрнмав розповсюдження в пауковому експеримент1 за останне десятир!ччя, використано для безпосередньо! в!зуал1заци протяжних дефект1В-дислокащй 1 /або пружних напружен!- навколо них у пластинах

кремппо, як1 зазнали пластично! деформацп- щлеспрямовано! (шляхом нигину) або неконтрольовано! (в процса виробництва ¡нтегралышх схем).

В обох випадках для досягнення достов1рност1 одержаних результат!в дослщження на тих же об'ектах проводились ¡з використапням рентгенотопограф1чпих метод1в i була показана взаемна вшповщшсть зображень дефектов.

0СН0В1ИРЕЗУЛЬТАТИЛ"А^ИСН0131СИ

Таким чнном, в дисертаци за допомогою рентгеноакустично! взаемодп експсрнментально визначене широке коло дифракцшних явшц, що притаманш реалышм кристалам з низьким ■ piBHCM пошкоджснь струк:ури, яш характеризуються комбшашею локал1зованнх (статичннй фоктор Дебая -Валлера L-10"3) та макрэскошчно розподьтених пружних деформацш (е-10'7), запропоноваш мехашзми, як1 поясшоють вказаш явища, та вивчеш днфракшйш умови, що дозволяють роздшгги когерентну та дифузну компоиенти в1дбиваючо! здатносто, i створить iroui сфектнвш ncpyiiiiiBJii методи структурно! /йагностики. До основних результатов мс :на ваднести иастушй:

1. При дифракцп РП на акустично збуджених реальних кристалах в умовах слабкого поглинання ступшь впливу ул ьтразнукових д формацш на вщбиваючу здатшсть îctotho шдсшносться ¡з зростанням порядку вщбнвання, що проявляеться у значному збыьшенш нахилу залежносто выносного приросту йпенсштосто шд амнлпгуди ультразвуку в пор1внянш з niera величиною для бшьш досконалого зразка (мал. 1).

2. 3i збыьшенням ступеня пошкодження кристал1в в умовах слабкого поглинання вщбуваеться втрата чутливоот ' шдбиваючо! здатносп до ультразвукових деформацш (мал. 2), що зумовлена icToTHH.M зменшенням внеску в повну вщбиваючу здатшсть когерентно! комионсити розсповання та зростанням дифузно! !! частини.

3. В геометра Лауе-днфракцп, на вщмшу вид випадку Брегга, ¡стотннй вплив на характер залежносп в'щбиваючо! здагносп реального кристалу oi;( амшптуди ультразвуку для фиссовашЛ довжини XBimi дифрагуючих РП снравляе piBeub поглинання випромнповання. 3 ростом р1вня поглинання випромшюванни реалышм кристалом внннкае явшце обериення знаку вплнву УЗК на IB3 для рефлеюпв високнх порядив в порншяшн з вщбиттям ннзьких порядив (мал. 4), що обумовлено пригн.чеиням ефекту Бормана на статичних деформациях, яю створююгь дефектн структур». В таких умовах акустично збуджешш сильно поглинаючий крнстал ночнмас розсновати РП по/пбно зразку 3i слабким поглинанням (зростае iHTeiicimnicTb вщбиття).

4. В реальному акустнчно збудженому кристалл аналогично до вщомого вплнву пружного макроскошчного впгинання зразка 15,С\, спостерп-аеться ефект неадитивного внливу на П1ВЗ локал1зоианих (статичних) та акустичних (УЗК) деформаций крнстал1чко1 гратки. 3i сказаного випливас, що ней ефект мае ушверсалышй характер i Mexaiii3M його дн полягае в нелинйнш взаемодн ¡1] когерешного та некогереитного хвильових пол ¡в у nponeci Ix багаторазового перерозсновання на флуктуацшних хвилях концентрат! дефектов.

5. Вперше встановлено, що в умовах рентгеноакустнчного резонансу (РАР> в акустично збудженому досконалому крнеталi характер амп.'мтудно! залежносп при збудженш додаткових моделюючих УЗК коливань ви незалежного другого джерела в цшому под)бний до того, що спостерп'асп.ся в реальному крнстал1 з статнчними деформацшними нолями гид дефект-», (мал. 3). Вказана амплггудна залеж:нсть немонотонна, з характерннм провалом при в1дносно малнх р1внях ам1Ъ-нтуд (\v-0,01Ä), глпбнна якого зменшуеться при зростанш амшитуди другого улыразвуку. Збудження в умовах PAP додаткових слаб нх (г.-5°10"7) довгохвильових (?.S.A) чн короткохвильових (>.5<Д) УЗК нризводнть до по.'ибннх за величиною змш вказано! амилггудно! залежносп, що необм.шо нрахонукаш при

визначенш штегральних характеристик дефект1в в кристалах з комбшованими пошкодженнями структури шляхом анал1зу залежностей I(W).

6. Вперше встановлено, що в кристал1 кремнно з невисокою густиною дислокащй (Nj= 2°103см'2), ям хаотично розподшеш в o6'eMi, в умовах PAP вщбуваються характер!» змши профшю кросторового розпод'1лу inTencnBiiocTi лауе-дифрагованого пучка в пор1вняиш з законом, розподшу uiel штенспшк. ii в досконалому кристалл анал1з яких дозволяе визначити середнш р1вень пружних деформацш, яга пов'язаш з дислокащями. При незначному збшьшент Nj (до 5°103см"г) характер розподшення штенсивносп в дифрагованому пучку стае под1бшш до того, який panime був виявлений для слабопоглинаючнх зразгав.

7. Повсдпжа ампльудних залежностей штенсивностс вщбиття РП в умовах PAP для дислокацшних кристал1в аналогична до' тих, ям характерн1 для зразюв з мшродефектами. Анамз форми цих графшв дозволив визначити штегралый характеристики (L, uj) дислокацшних кристал1в. Показано, що до значень Nj 5- 103см'2 L«l, а |id<p, що незалежно, за допомогою вивчення рентгеноакустичних взаемодш, пщтверджуе теоретичне положения [4] про необх!дшсть перенормування величини статичного фактору Дебая-Валлера при onnci явищ динам1чно! дифракцн РП в кристалах з дислокащями.

8. Вперше показана можлив!сть розв'язання важливо! дифракцшно! задач1 роздшейня в однокристальной cxoMi когерентно: та дифузно: складово! П1ВЗ, що дозволяе коректно визначити штегральш характеристики структурно! досконалосп зразка лише з одше! гьшлггудно! залежносп штенсивносп без затосування досконалого кристала-еталона (мал. 5). Встановлена можлившть грунтуеться на використанш тако! довжини х:>ил1 гальм1вного рентгс!йвського спектру, для яко! внесок мехашзм1В поглинання i рсзсповання дифрагуючого випромшювання на дефектах структури однаковий.

9. Обгрунтований повий комплексний шдх'щ в дифрактометричнш д1агностшн реальних крнсталш, що базуеться на реестрацп не лише профшо просторового розподшу дифрагованоги пучка в умовах PAP, але й на внм1рювашп ШВЗ зразка фжсовано! товщиш* Цей пщхщ дозволив коректно визначнтп тип дефектно! структура та I! нараметри в р1зному структурному craiii кристал: KpeMniio, одержаних методом Чохральського як шсля вирощування зливюв, так i теля терм1чних обробок.

10. Розглянуп ф1зичш основи методу визначення природи домшуючого типу пошкоджень структури в майже досконалих (N,i~0) кристалах кремнпо шляхом втпрювання величини та знаку 3Miini найважливпного параметру розсшвання РП - екстинкцшно! довжинн в пор1внянн1 3i значениям ще! характеристики в ¡деальному кристалл Показано, що в безднслокацшних крнсталах кремнпо, одержаних методом безтигельного зонного плавления, домшують м1кродефекти, в той час як в зразках, вирощених методом Чохральського, переважають макроскотчш деформацн гратки, яга ймов1рно пов'язаш з неоднорщним розподшом домшюк.

11. Показана можливють виявлення надзвичанно слабкнх макродеформащй в реальних крнсталах, pineiib яких (е-10"7) менший В1Д кутово! ширини штерференщйно! област1 дпочого рентгешвського вщбиття, за допомогою реестрацп форми профию просторового розподыу штенсивност1 рефлексу в умовах PAP. Така можливють вперше прошюстрована для внпадгав безднслокацшних крпсталт, що вирощувалнсь методом Чохральського, а також для зразгав з дислокацшннми ансамблями, або для масивннх кристал1в, вхщна грань яких иипфувалась абразивними порошками.

12. Вперше встановлена можливкть визначення штегралышх характеристик структурно! досконалост! слабко спотворених безднслокацшних крнстг ¡в (L-iO7 е-10"3), яга мктять комбшоваш (лоюинзоваш та розподьтеш) пошкодження гратки, за допомогою комплексного анал1зу в умовах PAP значень екешикцшннх донжии та

ШВЗ для двох вщбиттоп. Показано, що врахування р!вня макродеформацш, визначених за допомогою рентгеноакустичних взаемодш, шдвшцуе CTyniHb достшйрносто та шформативносто днфрактометричних втпрювань щодо анал1зу П1ВЗ реального крнсталу.

13. Вперше сшвставлеш фотоакустичш та рентгеншсью топограми пластин кремшю, що деформувались пластичпо, що дало змогу зробпти висновок про високу роздшьну здат(йсть ФА-топограм, яи, крш того, характеризуються значно коротшим часом для ix одержання. Це дае змогу вважати метод ФА мжроскопи перспективним для контролю дефектних структур монокрнсталш.

14. Показано, що шляхом вивчсння температурних та ор1е::тацшних залеяшостей поглинання УЗК i сшвставлення отриманих результатов з вим1рюваннямн дифракщйних рентгешвських cneKTpiB, електрично! провщносп в суперюшшх кристалах пруститу i шраргириту можна видЬтити компоненту поглинанпя, обумовлену тср\нчшш розупорядкуванням кристал1чио! гратки ("розм'якшенням" катоонно! шдграткп ср1бла).

0СЛ0ВНиВЕЗУЛЫАТЛЛИС£ЕТАШ10ПУ^ЛЖ0ВАШ ВТАКИХЛАУКаВИХЛЕАЦЯХ:

1. Мачулин В.Ф., Хрупа В.И. Рентгеновская диагностика структурного совершенства слабо искаженных кристаллов. - Киев. - Наукова думка, 1994. - 192 с.

2. Мачулин В.Ф., Хрупа В.И. Диагностика структурного совершенства монокристаллов методом рентгеноакустического резонанса // Препринт 1993-18. ИФП АН Украины, Киев: Ин-т кибернетики АН Украины. - 44 с.

3. Machulin V.F., Klirupa V.l. Structural diagnostics of single crystals using X-ray acoustic resonance //Phys.Metals.-1994.-V.13(9).-P.795-818.

4. Хрупа В.И., Петросяи О.В., ЭнтинИ.Р., Даценко Л.И., Мачулин

B.Ф. Лауэ-дифракшш на акустически возбужденных кристаллах кремния, содержащих дислокации // УФЖ. - 1991. - Т. 36,№ 3. -

C. 421-426.

5. Дацонко Л.И., Мачулин В.Ф., Хрупа В.И., Скороход М.Я. Рентгеноакустическая диагностика структуры почти совершенных кристаллов с помощью однокристальной лауэ- дифракции тормозного излучения // УФЖ. - 1992. - Т. 37, № 2. - С. 225-229.

6. Даценко Л.И., Хрупа В.И., Мачулин В.Ф., Молодкин В.Б. Днфрактометрические исследования интегральных характеристик микродефектов с использованием рентгеноакустического резонанса // Металлофизика. - 1992. - Т. 14, № 9. - С. 55-60.

7. Григорьев Д.О., Мачулин В.Ф., Хрупа В.И. Применение рентгеноакустического резонанса для изучения макродеформаций в реальных кристаллах // Заводская лаборатория. - 1993. - Т. 59, № 4. - С.32-34.

8. Григорьев Д.О., Даценко Л.И., Мачулин В.Ф., Хрупа В.И. Влияние порядка лауэ-дпфракции на зависимость отражающей способности рентгеновского кристалла от амплитуды ультразвуковых колебаний // УФЖ. - 1993. - Т. 38, Хг 9. -С. 1393- 1398.

9. Григорьев Д.О., Даценко Л.И., Мачулин В.Ф., Молодкин В.Б., Хрупа В.И. Влияние мнкродефектов на отражающую способность акустически возбужденного тонкого кристалла // Металлофизика. - 1993. - Т. 15, № i. - С. 23-27.

10. Григорьев Д.О., Даценко Л.И., Мачулин В.Ф., Хрупа В.И. Влияние дополнительных ультразвуковых деформаций на характер амплитудной зависимости отражающей способности акустически возбужденного кристалла в условиях рентгеноакустического резонанса // УФЖ. - 1993. - Т. 38, № И. - С. 1799-1804.

11. Даценко Л.И., Грш ,рьев Д.О., Бригинец A.B., Мачулин В.Ф., Хрупа В.И. Определение доминирующего типа искажений

структуры в реальных кристаллах методом рентгеноакустического резонанса // Кристаллография. - 1994. - Т. 39, №1. - С. 61-65.

12. Григорьев Д.О., Бригинец A.B., Мачулин В.Ф., Хрупа В.И. Диагностика степени структурного совершенства бездйслокационных кристаллов, содержащих слабые микро- и макроискажения с помощью рентгеноакустического метода // Металлофизика. - 1994. - Т. 16 , № 3. - С. 10-14.

13. Беляев А.Д., Гололобов Ю.П., Мачулин В.Ф. Гетеродинный метод измерения скорости ультразвука вблизи фазовых переходов1 // Дефектоскопия. - 1984. - № 6. - С. 92-94.

14. Беляев А.Д., Гололобов Ю.П., Мачулин В.Ф., Миселюк Е.Г., Некрасова И.М. Диэлектрические и упругие свойства прустита в интервале температур 100-300 К. // ФТТ. - 1984. - Т. 26, в. 5. -С.1349-1353.

15. Беляев А.Д., Боровой Н-А., Гололобов Ю.П., Мачулин В.Ф., Порошин В.Г. Изучение особенностей структуры прустита в интервале температур 77-300 К. // УФЖ. - 1984. - Т. 29, № 4. - С. 618-619.

Iii. Беляев А.Д., Боровой H.A., Гололобов Ю.П., Мачулин В.Ф., Миселюк Е.Г., Некрасова И.М. Структура и акустические свойства прустита в интервале температур 100-300 К. // ФТТ. - 1984. - Т. 26, №5. - С. .J49-1353.

17. Беляев А.Д., Боровой H.A., Гололобов Ю.П., Мачулин В.Ф. Изучение структуры кристаллов прустита и пираршрита в интервале температур 120-440 К. // УФЖ. - 1985. - Т. 30, №10. -С.1500-1502.

18. Беляев А.Д., Гололобов Ю.П., Мачулин В.Ф., Миселюк Е.Г. К вопросу о существовании размытых фазовых переходов в кристаллах прустита и пираргирита. // ФТТ. - 1986. - Т. 28, в. 8. -С. 2539-2541.

19. Беляев А.Д., Гололобов Ю.П., Мачулин В.Ф., Бутко В.И., Головей М.И. Особенности поглощения у.;развуковых bojii! в кристаллах' прустита. // УФЖ. - 1986. - Т. 31, в. 12. - С. 1865- 1868.

20. Беляев А.Д., Гололобов Ю.П., Мачулин В.Ф., Бутко В.И., Роман ИЛО. Акустоэлектрическое взаимодействие ■ в кристаллах пнраргирита. // ФТТ. - 1986. - Т. 28, в. 1. - С. 197- 201. '

21. Беляев А.Д., Гололобов Ю.П., Бутко В.И., Мачулин В.Ф. Об измерении проводимости прустита на переменном токе. // УФЖ. -1987.-Т. 32, 4. - С. 594-596.

22. Khrupa V.I, Grigor'ev D.O., Datsenko L.I. and Machulin .V.F. Defect structure investigation of slightly imperfect Si crystals by means of X-ray-acoustic Method // X-ray topography and high resolution diffraction. Abstracts. Berlin, Germany, 5-7 September 1994,- P.126

23. Беляев А.Д., Даценко JI.И., Мачулин В.Ф., Хрупа В.И., Цыганок Б.А., Энтин И.Р. Неразрушающнй контроль твердотельных обьектов методами рентгено- и фотоакустикн // Материалы доклада региональной конференции "Динамические . задачи механики сплошной среды, теоретические и прикладные вопросы вибрационного просвечивания Земли". - Краснодар, 1990. - С. 2324. . .

24. Даценко Л.И., Хрупа В.И., Энтин И.Р., Кисловский Е.Н., Мачулин В.Ф., Молодкнн В.Б., Смирнова И.А. // Способ контроля структурного совершенства монокристаллов // Д.С. СССР 1683402. • *

25. Даценко Л.И., Мачулин В.Ф., Молодкнн В.Б., Хрупа В.И. Способ . контроля структурного совершенства монокристаллов //

Положительное решение ВНИИГПЭ по Заявке СССР 4944335.

Л1ТЕРАТУРА

1. Молодкнн В.Б., Тихонова Е.А. Влияние'диффузного рассеяния на эффект Бормана // ФМ.М. - 1967. - Т. 21, 3. - С. 385-394.

2. Молодкнн В.Б. Динамическая ! теория рассеяния излучений кристхпа.ми с макроскопически (инородно распределенными

дефектами произвольного типа: Автореферат дис. ... д-ра физ.-мат. наук.- Киев, 1984.-28 с.

3. Энтин И.Р. Динамические эффекты в акустооптике рентгеновских лучен и тепловых нейтронов: Авт^/ферат дис. ... д-ра физ.-мат. наук,- Черноголовка, 1986.-32 с.

4. Гудзенко Г.И., Молодкнн В.Б., Олиховский С.И., Осиновский М.Е., Интегральные характеристики лауэ-дифакции в кисталлах с дефектами кулоновского типа. //Металлофизика,-1983.-Т.5, ,\г°3.-С.10-15.

5. Хрупа В.И., Кисловский Е.Н., Даценко Л.И. Рассеяние рентгеновских лучей тонкими упруго деформированными кристаллами кремния, содержащими бсздислокационные петли.// Металлофизика. - 1980. - Т. 2, 4. - С. 55-59.

6. Кисловский Е.Н., Даценко Л.И., Молодкнн В.Б., Гринь Г.В., Низкова А.И. Влияние дефектов кулоновского типа на интегральную отражающую способность упруго изогнутого кристалла в случае лауэ-дифракции // Металлофизика. - 1990. - Т. 12, 6. -С. 37-43.

SUMMARY

Machulin Vladimir Fedorovich "X-Ray acoustical interactions in real crystals". The phys.-math. doctor high degree thesis. The spec. 01.04.07,-solid state physics, Institute of Metal Physics, National Academy of Sciences, Kiev, 1995. 25 pqpers are generalized one of which is the monograph "X-Ray diagnostics of structure perfection of weakly distorted crystals" by V.F.Machulin and V.I.Khrupa, Kiev 1994, Naukova Dumka publishing company, 192 pages. New X-Ray acoustical phenomena have discovered and studied which are existing in weakly distorted real crystals (containing the structure defects of various nature) under condition of exciting of weak transferal ultrasonic vibration (USV) i.e. effect of non additive influence on the total integral reflectivity (TIR) of static and acoustic distortions which displays itself by loss of intensity sensitivity to the USV in crystals with defects as well as reversion of the USV sign

influence on the TIRs of high order reflections. The new principles and concrete diffraction conditions have found and new methods have developed for original separation of the coherent and diffuse components of scattering which are important for determination of the defect integral characteristics. The new original approach is suggested for description of diffraction phenomena in a crystalline media with combined distortions of a structure. New ideas for the X-Ray acoustical interaction mechanisms in real crystals are developed. The functional abilities of the nondestructive methods of X-Ray diffractometer diagnostics of single crystal structure perfection have essentially extended.

Key words: X-Ray diffraction, integral reflectivity, X-Ray acoustical resonance, transverse ultrasound vibrations, nonad-ditivity, extinction length, dispersion surface, structural defects.

Л и и о т а ц ii я

Мачулин Владимир Федорович «Рентгепоакустическне взаимодействия в реальных кристаллах».

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.07. — физика твердого тела, Институт металлофизики НАН Украины, Киев, 1995.

Защищается 25 работ, одна из которых монография «Рентгеновская диагностика структурного совершенства слабо искаженных кристаллов». — Киев, Наукова думка, 1994, стр. 192 (авторы В. Ф. Мачулин, В. И. Хрупа), в которых обнаружены и изучены новые рентгепоакустическне явления, возникающие в слабо искаженных реальных кристаллах (содержащих дефекты структуры различной природы) в условиях возбуждения слабых поперечных ультразвуковых колебаний (УЗК). К этим дифракционным явлениям относятся эффект неаддптивного влияния на полную интегральную отражающую способность (ПИОС) статических и акустических искажений, проявляющихся в потере чувствительности интенсивности рефлекса к ультразвуковым колебаниям в кристаллах с дефектами, а также в обращении знака влияния УЗК па ПИОС для отражений высоких порядков. Найдены принципы, конкретные дифракционные условия и разработаны способы, позволяющие путем оригинального разделения когерентной и диффузной составляющих рассеяния решить задачу корректного определения интегральных характеристик де-

фектов. Предложен оригинальный подход для описания дифракционных явлений в кристаллографической среде с комбинированными искажениями структуры. Развиты представления о механизмах рентгеноакустических взаимодействий в реальном кристалле, а также существенно расширены на этой основе функциональные возможности методов неразрушаю-щей рентгенодифрактометрической диагностики структурного совершенства монокристаллических материалов.

Ключов1 слова: рентгешвська дифракщя, штегральна в1д-биваюча здатшсть, рснтгеноакустичний резонанс, поперечш ультразвуков! коливання, неаддитившсть, екстинкщнна дов-жина, дисперайна поверхня, структура дефекти.

П1дп. до друку 19.01.95. Формат С0У84/16. Пашр друк. М'2. Офс. друк. Ум. друк. арк. 1,86. Ум. фарбо.-В1'дб. 1,86. Обл. вид., арк. 2,0. Тираж 100 прим. Зам. 96.

Редакцпшо-видавничий в1дд1л з пол1граф1чного диышцею 1пституту мбернстнки ¡Moni В. М. Глушкова HAH Украйш 252022 КнТв 22, проспект Акадсм1ка Глушкова, 40

/