Рентгеноинтерферометрический способ исследования кристаллов Советский патент 1991 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к рентгенографическим исследованиям несовершенств кристаллов, в частности, для исследования полей деформации в кристаллах, вызванных несовершенством их структуры.

Целью изобретения является повышение информативности исследований пространственной ориентации и объемного распределения полей деформации в кристаллах, имеющих ось симметрии четвертого порядка.

На фиг. 1 и 2 показана схема дифракции в двухкристальном и трехкристальном интерферометрах, у которых ось симметрии четвертого порядка перпендикулярна входной поверхности кристалла. В этом случае поворот интерферометра, находящегося в

положении брэгговской дифракции, относительно упомянутой оси на 90° позволяет получить от одного образца две интерференционных картины от компланарных систем кристаллографически эквивалентных плоскостей (110) и ().

Способ получения двух интерференционных картин обладает следующими преимуществами по сравнению со способами обычной интерферометрии и рентгеновской топографии.

Во-первых, во время проекционного то- пографирования пространственные изобра жения несовершенств кристаллов проектируются на плоскости (на рентгеновскую пленку или пластинку), и трехмерная пространственная картина превращается в

i(

:vj

GC С СС U

двумерную плоскую картину. Более того, дифракционные изображения дефектов, расположенных в различных глубинах кристалла, но дающих изображение в одном и том же дифрагированном пучке ( в одном и том же направлении), часто проектируются друг на друга.

Эти обстоятельства, которые обусловлены ограниченностью возможностей обыч- ной рентгеновской дифракционной проекционной топографии, значительно уменьшают пространственное и линейное разрешение топограмм.

Смещение рассеивателей (атомов-мотивов) в отражающих плоскостях не приво- дит к добавочным разностям фаз между волнами, рассеянными соседними плоскостями в направлении точки наблюдения. Дифракционные изображения фактически являются картинами таких дефектов (или их частей), которые приводят к смещениям в направлении нормалей отражающих плоскостей. Таким образом, обычные дифракционные изображения несовершенств (дефектов), содержащиеся в дифрагирован- ных пучках, даже до их проектирования, не полны - они преимущественно представляют картины полей деформации, возникших в направлении нормали отражающих плоскостей,

В рентгеноинтерферометрических исследованиях, кроме перечисленных, регистрируемые дифракционные изображения (муаровые картины) сильно зависят от направления поворотов отражающих плоско- стей, вызванных несовершенствами кристаллов интерферометра, от характера изменения межплоскостных расстояний отражающих плоскостей, от как абсолютного, так и относительного местораспсложения несовершенств кристаллов интерферометра. Если в случае отдельного кристалла при формировании дифракционного изображения основную роль играет относительное расположение векторов Бюргерса и диф- ракции, то в интерферометрических формированиях дифракционных картин таких решающих факторов много.

Поэтому для более или менее полного решения вопроса стереометрической про- екционной интерферометрии необходимо пользоваться несколькими симметрично эквивалентными семействами отражающих плоскостей, составляющими между собою сравнительно большие углы.

Пример реализации способа.

Из высоко совершенного монокристалла кремния были изготовлены двух- и трех- кристальный интерферометры, согласно геометрии, представленной на фиг.1 и 2.

Были получены интерференционные топо- граммы от обоих интерферометров для систем плоскостей (220) и (220).

Топограммы показали, что отражение 220 в двухкристальном интерферометре обнаруживает только линии смещения, а отражение 220 - как линии смещения, так и линии сегрегации.

Топограммы, полученные от трехкри- стального интерферометра,показали наличие дислокации в интерферометре.

Для определения вида и местонахождения дислокаций пользовались простым топографическим методом. С целью выяснения, в каком блоке расположены дислокации, а также их вида, получили топо- граммы после первого, второго и третьего кристаллов, когда первичная волна падала на первый кристалл, предварительно закрыв (задержав) ее после прохождения через первый кристалл, получили юпограммы после первого, вюрого и третьего кристаллов, когда первичная волна падала на третий кристалл, предварительно закрыв ее после прохождения через третий кристалл, получили топограммы после третьего, второго и первого кристаллов. Когда первичная волна падает на первый кристалл, то изображение дислокаций получается как после первого, так и после второго и третьего кристаллов, а когда первичная волна падает на третий кристалл, то изображение дислокаций получается только после первого кристалла.

Таким образом, было показано, что в интерферометре дислокации, присутствуют только в первом кристалле (блоке).

Формула изобретения Рентгеноинтерферометрический способ исследования кристаллов, заключающийся в изготовлении из исследуемого кристалла интерферометра, направлении пучка рентгеновского характеристического излучения под углом Брэгга на отражающие его плоскости, сканировании интерферометра в направлении, параллельном вектору дифракции, и регистрации интерференционной картины, отличающийся тем, что. с целью повышения информативности исследований пространственной ориентации и обьемного распределения полей деформации в кристаллах, имеющих ось симметрии четвертого порядка, интерферометр при изготовлении выре зают так, что ось симметрии четвертого порядка исследуемого кристалла перпенди кулярна входной поверхности интерферометра, поворачивают интерферометр относительно указанной оси на 90°, регистрируют дополнительную интерференционную картину от кристаллографически эквивалентной системы плоскостей и по

полученным картинам судят о пространственном распределении полей деформации в кристалле.

Изобретение относится к области рентгенографических исследований несовершенств кристаллов, в частности для исследования полей деформаций в кристаллах, вызванных несовершенством их структуры. Целью изобретения является повышение информативности исследований пространственной ориентации и объемного распределения полей деформации в кристаллах, имеющих ось симметрии четвертого порядка. Способ состоит в изготовлении интерферометра таким образом, чтобы ось симметрии четвертого порядка была перпендикулярна входной поверхности интерферометра. Затем производится получение рентгенотопографических интерференционных картин от двух компланарных систем плоскостей, параллельных упомянутой оси четвертого порядка, и по полученным картинам судят о совершенстве кристалла. 2 ил.

Фм.1

Фиг.