РЕНТГЕНОВСКАЯ ОПТИКА 2 Проф., дфмн Суворов Э.В. ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

РЕНТГЕНОВСКАЯ
ОПТИКА 2
Проф., дфмн Суворов Э.В.
ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
• Управление рентгеновскими пучками
(многослойные зеркала, дифракционные зонные
пластинки Френеля, монохроматоры, модуляторы,
скоростные затворы и пр.)
• Дифракционная оптика реального кристалла.
Рентгеновский дифракционный контраст дефектов.
• Динамическая дифракции в кристаллах с
дефектами
РЕНТГЕНОВСКАЯ ТОПОГРАФИЯ
ДЕФЕКТОВ
КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ
Схема Ланга
K2
K
1
R0
RH
Сканирование
Ростовые дефекты в монокристалле кремния
ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
Ростовые дефекты в монокристалле кремния
A.R.Lang, Acta Gryst.12, 249-250, (1959)
ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
Дислокационные полупетли
введенные в монокристалл кремния
при пластическом изгибе
В.Н.Ерофеев, В.И.Никитенко, В.И.Пловинкина, Э.В.Суворов
Кристалллография 1971, 16, 1, 190-196
ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
[110]
[112]
Стереотопограммы кристалла кремния,
снятые по методике Бормана
Кристалл имеет форму прямоугольной призмы, трансмиссионные топограммы
получены с двух его граней под прямым углом. Топограммы позволяют получить
полную реконструкцию объема образца (из работы В.И.Никитенко, Л.Н. Данильчука).
Л.Н.Данильчук, В.И.Никитенко. ФТТ, 9, 7, 2027-2034, 1967
Рентгеновская топограмма монокристалла кремния
имеющего клиновидную форму
V.L.Indendom V.M.Kaganer, W.Mohling, E.V.Suvorov
Phys. Stat. Sol.(a) 1984,83, 195-205
ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
Рентгеновская топограмма
фрагмента электронной микросхемы
ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
Четыре рентгеновских топограммы
полученные в пучке синхротронного
излучения
МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ
РЕНТГЕНОВСКОГО
ДИФРАКЦИОННОГО
ИЗОБРАЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ
КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ
СТРУКТУРЫ
Что такое рентгеновская секционная топография?
K2
K
1
R0
RH
Сканирование
Метод Ланга.
Остановим сканирование получим стопкадр,
это и будет секционная топограмма
Что такое рентгеновская секционная
топография?
z
x
t = 0.42
y
t = 0.75
t = 1.4
Отражающие
плоскости
Численное моделирование волнового поля
в треугольнике рассеяния (палатке Бормана)
Фрагменты экспериментальных секционных топограмм совершенных монокристаллов Si с разной
толщиной (t = 0.42, 0.75, 1.4 mm). На тотограммах четко видны интерференционные полосы
E.V.Suvorov,V.I.Polovinkina, V.I.Nikitenko, V.L.Indenbom,
Phys.Stat.Sol. 26,1,385-395,1974
СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ
РЕНТГЕНОВСКОЙ СЕКЦИОННОЙ ТОПОГРАММЫ
Колимированный
рентгеновский пучек
Кристалл
Треугольник
рассеяния
Детектор
 0

 i KC   H H

s0


  0  i KC  H 0  i 2 K  H H
 sH
1 
H  
(HU)
K sH
1
U ( x, y , z ) 
4

1  2
1  τ  b  
ρ
 b  1    τ  b ln   1  
2



Здесь  - телесный угол под которым из точки R(x,y,z) видна положительная сторона
полуплоскости, границей которой является дислокация;  - единичный вектор,
определяющий ориентацию дислокации; b – вектор Бюргерса;
 - коэффициент Пуассона.
The X-Ray Images of the Long-Range Elastic Stress Field
of the Section Tomograms. Dependence of the Number
of the New Appeared Extinction Contours on the Diffraction
Power of the Dislocations.
D
V.L.Indenbom, V.I.Nikitenko,
E.V.Suvorov, V.M.Kaganer.
Phys.Stat.Sol. (a)46, 1, 379-386, 1978
D’
Рентгеновская секционная топограмма дислокации параллельной
вектору дифракции и соответствующая поверхность дополнительной
разности фаз блоховских волн, приобретаемой волнами в упругом поле
дислокации
В.Л.Инденбом, В.И.Никитенко, Э.В.Суворов, В.М.Каганер Phys.Stat.Sol. (a)46, 1, 1978, p.379-386
Вид функции локальных угловых разориентаций
(x,y) для винтовой дислокации
Волновое поле рассчитанное внутри
треугольника рассеяния возникающее под
дислокационной линией
Рентгеновское дифракционное изображение
краевой дислокации
в тонком и толстом кристаллах
t  1
t
1
Вид функции локальных угловых разориентаций
(x,y) для краевой дислокации
Линейная шкала почернения представлена в угловых секундах. Размеры
изображения 100*100 мкм2.
H
1 
2 U x

( HU )  
K s H
d x
Рентгеновское волновое поле
в ограниченном кристалле
ШулаковЕ.В., Смирнова И.А., Суворов Э.В. Поверхность 1996, 7, 32-43
ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
Некоторые выводы геометрической оптики

d 


2 dz 


dx / dz
1
d x
/ dz

2

2
2


1


 


K
2
2  

2  z
x 

H
u (r ) 
dp
 F (r )
dz
1 
 
1  2
2
F r    

   r     2  2
4  z x 
2  z
x
1
2
Нормальная волна
Аномальная волна
1,2 

   K H u (r ) 




 1  C  hi  cos  
cos  
 0i


N.Kato J. Physical Soc.Jap.1963, 18,N12, 1785-1791; 1964, 19, N1, 67-77; 1964, 19, N6, 971-985
K.Kambe Z.Naturforsh., a20, 770, 1965
В.Л.Инденбом,Ф.Н.Чуховский Кристаллография 16, 6, 1101-1109 1971
В.Л.Инденбом,Ф.Н.Чуховский УФН 1972, 107, 2, 229-265
1
Нормальная волна
2
Аномальная волна
KH
1,2 



 1  C  hi  cos  
cos  
 0i


KH
+
_
Рентгеновское дифракционное изображение
краевой дислокации
в тонком и толстом кристаллах
t  1
t
1
Рентгеновские топограммы монокристалла кремния
с прямолинейными дислокациями,
введенными при пластическом изгибе.
Кристалл имеет клиновидную форму,
поэтому на концах дислокаций, выходящих на поверхность, наблюдаются биения.
Излучение CuKa, отражение (220), толщина кристалла в толстой его части 3 мм.
В.Л.Инденбом, В.М.Каганер, ЭВ.Суворов В.Мелинг Phys.Stat.Sol. (a)83, 1, 1984, p.195-205
Численное моделирование волнового поля в
кристалле в плоскости рассеяния
Экспериментальные примеры тонкой
структуры «прямого изображения»
дислокаций в секционной топографии
II
I
3718 м