Надано теоретичне та експериментальне обгрунтування запропонованого нового методу диференційно-інтегральної трикристальної рентгенівської дифрактометрії недосконалих монокристалів. Розглянуто принципи роботи трикристального рентгенівського дифрактометра (ТРД) в диференційному режимі вимірювань. Надано опис оригінальної конструкції та схеми універсального ТРД, створеного в ІМФ НАН України з метою реалізації запропонованого методу. У випадку брегг-дифракції рентгенівських променів у монокристалах з однорідно розподіленими обмеженими дефектами отримано вирази, що встановлюють аналітичний зв'язок між відношенням інтегральних інтенсивностей дифузного та когерентного піків ТРД від досліджуваного кристала, тобто відношенням диференційних інтенсивностей дифузного та когерентного розсіяння, проінтегрованих по сфері Евальда поблизу вузла оберненої гратки, та характеристиками дефектів різного роду. Вирази, що отримані, використано для високоінформативної діагностики дефектів за кутовими залежностями інтегральних параметрів профілів інтенсивностей ТРД, виміряних від монокристала кремнію, який містить хаотично розподілені частки нової фази. Обговорюються переваги запропонованої модифікації методу ТРД.

Запропоновано безеталонний метод вимірювання інтегральної відбивної здатності (ІВЗ) реальних (які містять дефекти структури) монокристалів, а також інтегрального параметра структурної досконалості - статичного фактора Дебая-Валлера, що може бути застосований до широкого діапазону довжин хвиль рентгенівського випромінювання (РВ). Досліджено бездислокаційні монокристали кремнію, вирощені за методом Чохральського, що характеризувались різним рівнем структурної недосконалості. Метод виявився особливо чутливим до дефектів кристалічної гратки в разі використання жорсткого рентгенівського випромінювання з довжиною хвилі меншою за 0,3 ангстрем. Застосування запропонованого методу на довжинах хвиль РВ 0,2 ангстрем дозволило більш як на порядок підвищити чутливість ІВЗ до структурних недосконалостей. Одержані експериментальні значення ІВЗ добре узгоджуються з передбаченнями динамічної теорії розсіяння рентгенівських променів на кристалах з однорідно розподіленими дефектами. Переваги запропонованого методу стають найбільш виразними в разі застосування синхротронних джерел рентгенівського випромінювання.

Ключ. слова: quasi-forbidden reflection, Friedel intensity ratio, resonant frequences, reflectivity
Індекс рубрикатора НБУВ: К233.502

Рубрики:

Кристалічна будова лужних металів та їх сплавів

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Для дослідження дефектної структури високодосконалих монокристалів кремнію, вирощених методом зонної плавки, використано методи високороздільної дво- і трикристальної рентгеновської дифрактометрії. За виміряними дифракційними профілями, проаналізованими за допомогою формул узагальненої динамічної теорії розсіяння рентгенівських променів недосконалими монокристалами, встановлено переважний тип мікродефектів і визначено їх характеристики.

Показано, що у пружно зігнутому кристалі зростання асиметрії розсіяння може призводити до зменшення інтегральної інтенсивності діфрагованої хвилі. Це явище названо "розгладжуванням" деформації. Установлено, що скорочення області когерентності, і отже, "квазімозаїчний" режим розсіяння рентгенівських променів призводять до явища "розгладжування" деформації, проаналізованого у випадках динамічно "товстого" та "тонкого" кристалів.

Методом високороздільної рентгенівської дифрактометрії проведено систематичне дослідження багатошарових напівпровідникових структур з квантовою ямою (КЯ). Шляхом моделювання виміряних кривих дифракційного відбиття (КДВ) установлено вміст азоту в КЯ і в буферних шарах. Установлено також вплив розмиття профілю вмісту індію в КЯ на КДВ. Показано високу чутливість КДВ до вказаних структурних характеристик.

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.226 + В379.24 + К230.26

Рубрики:

Тонкі шари напівпровідників

Оптичні властивості напівпровідників

Тонкі шари (плівки) кольорових металів

Шифр НБУВ: Ж16425 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.226

Рубрики:

Тонкі шари напівпровідників

Шифр НБУВ: Ж16425 Пошук видання у каталогах НБУВ 

The generalized dynamical theory of X-ray scattering by real single crystals allows to self-consistently describe intensities of coherent and diffuse scattering measured by double- and triple-crystal diffractometers (DCD and TCD) from single crystals with defects in crystal bulk and with strained subsurface layers. Being based on this theory, we offer the combined DCD + TCD method that exhibits the higher sensitivity to defect structures with wide size distributions as compared with any of these methods alone. In the investigated Czochralski-grown silicon crystals, the sizes and concentrations of small oxygen precipitates as well as small and large dislocation loops have been determined using this method.

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.2

Рубрики:

Фізика напівпровідників

Шифр НБУВ: Ж16425 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В372.31 в641

Рубрики:

Дефекти

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Численное моделирование карт обратного пространства для ионно-имплантированных монокристаллических железо-иттриевых пленок феррит-гранатов на подложках из гадолиний-галлиевого граната осуществлено на основе теоретической модели трехосной динамической дифрактометрии для многослойных кристаллических систем с неоднородными распределениями деформации и случайно распределенными дефектами. В этой модели амплитудный и дисперсионный механизмы влияния несовершенств структуры соответственно на дифракцию или на преломление, поглощение и экстинкцию излучений в интенсивности когерентного и диффузного рассеяния взаимосогласованно учитывались для всех слоев системы с помощью полученных рекуррентных соотношений между амплитудами когерентного рассеяния. В предлагаемой модели многослойных систем учтено наличие ростовых дефектов, как в пленке, так и в подложке, а также радиационных дефектов в приповерхностном слое нанометровой толщины, образованных после имплантации ионов с энергией 90 кэВ. С использованием упомянутой модели также обрабатывались кривые качания исходного и ионно-имплантированного образцов для реалистичного определения параметров профилей деформации и структурных характеристик дефектов в подложках и имплантированных пленках с целью численной реконструкции картин динамической дифракции от монокристаллических многослойных образцов.

Представлен краткий обзор основных принципов, используемых при получении аналитических выражений для когерентной и диффузной интенсивностей рассеяния, измеряемых трехкристальным дифрактометром (ТКД). Получены точные аналитические выражения для диффузных компонент как ТКД-профилей, так и карт обратного пространства, измеренных в геометрии дифракции по Брэггу для кристаллов, содержащих микродефекты нескольких типов. Эти формулы получены при использовании обобщенной динамической теории рассеяния рентгеновских лучей неидеальными кристаллами со случайно распределенными микродефектами. Представлены некоторые примеры, демонстрирующие возможности разработанной теории для количественной характеризации несовершенств структуры в реальных монокристаллах. В частности, путем аналитической обработки измеренных ТКД-профилей, кривых отражения и карт обратного пространства определены характеристики сложных структур микродефектов, созданных в кристаллах кремния с помощью методов Чохральского и зонной плавки.

Розвинуто теоретичну модель, яка у тривісьовій схемі формування топографічних зображень некристалічних об'єктів враховує вплив мікро- та макронеоднорідностей в об'єкті, а також інструментальних факторів. При цьому в моделі встановлено і враховано необхідні для розв'язку оберненої задачі фазоваріаційні особливості, чим забезпечено можливість відтворення форми об'єкта з набору профілів інтенсивності.

Установлено принципово нові особливості та фізичну природу зумовлених ними можливостей цілеспрямованого впливу взаємопов'язаних варіацій різних умов експерименту на зміни вибірковості чутливості азимутальної залежності повної інтегральної інтенсивності динамічної дифракції до різних типів дефектів у монокристалах. У результаті запропоновано вдосконалення і підвищено ефективність використання розроблених авторами раніше "фазоваріаційних" принципів діагностики. Зокрема, на основі запропонованого підходу встановлено наявність додаткових типів дефектів у досліджуваних монокристалах та визначено їх параметри (розміри та концентрації). Одержані результати надали змогу забезпечити додаткові чутливість та інформативність фазоваріаційної структурної багатопараметричної неруйнівної діагностики монокристалічних систем з дефектами декількох типів.

Проведено узагальнення методів цілеспрямованого впливу взаємопов'язаних варіацій різних умов експерименту на зміну вибірковості чутливості азимутальної залежності повної інтегральної інтенсивності динамічної дифракції до різних типів дефектів у монокристалах. У результаті розроблено вдосконалені фазоваріаційні методи з додатково підвищеною чутливістю та інформативністю неруйнівної структурної діагностики багатопараметричних монокристалічних систем.