Наведено метод встановлення абсолютних значень періодів гратки кристалів за допомогою багатохвильої дифрактометрії. На базі напівкінематичної теорії розсіяння X-променів запропоновано алгоритм і програмне забезпечення для розрахунку та графічного представлення багатохвильових дифрактограм азимутального сканування кристала навколо вектора дифракції первинного відбивання в кристалах різного ступеня досконалості. Розроблено спеціальні пристрої для підвищення роздільної здатності, експресивності та інформативності дифрактометричних X-променевих методів діагностики реальної структури кристалів.

  Скачати повний текст

З використанням числового розв'язку системи диференційних рівнянь Такагі встановлено, що одновимірні деформації у вигляді схованого під поверхнею шару в кристалах з граткою сфалерату призводять до суттєвих змін розподілу інтенсивності в багатохвильових областях розсіяння та осциляційної залежності інтегральних коефіцієнтів проходження від величини деформації. Встановлено, що найбільші зміни в розподілах інтенсивності багатохвильового розсіяння спостерігаються у разі локалізації деформованого шару на 1/2 екстинкційної товщини та орієнтації вектора зміщень атомних площин паралельно до об'єднувального вектора дифракції трихвильового відбивання. Визначено, що чутливішою до такої деформації є сполука з більшою різницею атомних номерів. Значне посилення ефекту багатохвильового аномального проходження для ряду три-, чотири-, шестихвильових дифракцій перебувають у взаємозв'язку з відповідними перерізами дисперсійної поверхні, степенями збудження хвильових мод і асиметрією розподілу коефіцієнтів поглинання. Точки збудження, які мігрують за дисперсійною поверхнею, залежно від її кривизни проходять багатохвильові області з різною швидкістю, перемішують хвильові моди з різними фазовими співвідношеннями, що призводить до трансформацій багатохвильових областей розсіяння.

  Скачати повний текст

Досліджено структуру й основні фізичні властивості багатошарових структур (БШС) InGaAs/GaAs з квантових точок (КТ) залежно від умов росту та зовнішніх впливів методами високороздільної X-променевої дифрактометрії. Проведено адаптацію методу картографування оберненого простору навколо вузлів оберненої гратки для розв'язання оберненої задачі визначення складу та пружної деформації в системах з впорядкованим масивом квантових точок. Вперше встановлено та пояснено природу зміни періоду багатошарової структури після швидкого температурного відпалу (ШТВ), обумовлену впливом макрокривизни на зсуви положень піків сателітної структури когерентної НГ. Встановлено природу чутливості кривих дифракційного відбиття (КДВ) до макрозгину багатошарової системи, яка полягає в зміщенні сателітів із своїх положень залежно від кута Брегга. Пояснено ефект розщеплення когерентних сателітів і нахилу латеральних сателітів на дифракційних картинах від БШС з КТ, що полягає в прямому та похилому наслідуванні КТ (квантових ниток (КН)) у разі росту структур. Вперше запропоновано методику реконструкції просторової гратки квантових точок з експериментальних карт розподілу інтенсивності в оберненому просторі. За допомогою Х-променевих дифракційних досліджень виявлено особливості самоспрямованого впорядкування структур із КН у разі застосування у технологічному процесі росту потоків миш'яку різного молекулярного складу.

  Скачати повний текст

Проведено експериментальну апробацію існуючої теоретичної моделі деформаційної залежності повної інтегральної відбивної здатності (ПІВЗ) у монокристалах з випадково розподіленими дефектами (ВРД), що враховує вплив ефектів екстинкції через розсіяння на ВРД на деформаційну залежність когерентної складової ПІВЗ та враховує залежність від пружної деформації (ПД) дифузної складової й обумовлених нею факторів екстинкції. Показано, що ця модель не дає змогу одержати адекватний кількісний опис сумісного впливу ПД і ВРД на ПІВЗ, але пояснює спостережені аномальні ефекти можливих залежно від величини ефектів екстинкції адитивного (для малих величин) і неадитивного (для великих) впливів ВРД та ПД на ПІВЗ. Запропоновано нову модель деформаційної залежності ПІВЗ у кристалах з ВРД, що враховує вплив деформації на дифузну складову ПІВЗ та обумовлені дифузним розсіянням ефекти екстинкції, з використанням якої здійснено адекватний опис відповідних експериментальних даних і встановлено залежність від ПД дифузної складової ПІВЗ, а також факторів екстинкції, обумовленої розсіянням на дефектах. Феноменологічно розділено внески пружного вигину та ВРД до ПІВЗ шляхом факторизації всіх параметрів запропонованої моделі на множники, що залежать тільки від ВРД, та множники, що залежать від ПД. Це дало змогу створити унікальний метод кількісної діагностики характеристик ВРД, базуючись на вивченні деформаційних залежностей ПІВЗ.

  Скачати повний текст

Експериментально перевірено та підтверджено унікальну чутливість повної інтегральної відбивної здатності (ПІВЗ) до дефектів у разі дифракції за Бреггом. З'ясовано динамічу природу збільшення ПІВЗ виключно за рахунок переважного зростання з посиленням порушень дифузної складової ПІВЗ за умови зменшення її когерентної складової як фактора, що обумовлює унікальну чутливість ПІВЗ до дефектів і чинника високої інформативності діагностики. У випадку дифракції за Лауе експериментально встановлено динамічну природу розсіяння, що проявляється у зміні знаку впливу дефектів на ПІВЗ під час переходу від "тонкого" до "товстого" наближення кристалів, що і обумовило її унікальну чутливість до дефектів. Створено й експериментально апробовано діагностичні моделі динамічної дифракції в ідеальних кристалах з порушеним поверхневим шаром (ППШ) та у кристалах, що містять випадково розподілені дефекти (ВРД) і ППШ. Розроблено нові принципи розподілу внесків ППШ та ВРД у ПІВЗ, що базуються на керуванні співвідношеннями між довжинами і глибинами екстинкції та абсорбції. Відзначено унікальність нового методу діагностики, що забезпечує кількісне визначення нанорозмірних характеристик порушеного шару на поверхні монокристала та випадково розподілених в об'ємі дефектів.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Побудовано динамічну теорію екстинційних ефектів дифузного розсіяння за рахунок багатократності відбиття від періодичної частини сприйнятливості кристала та від флуктуаційної. Теорію узагальнено для випадку декількох типів дефектів довідних розмірів, у тому числі і співмірних з довжиною екстинкції. У рамках цієї теорії одержано узагальнені вирази для повної інтегральної відбивної здатності (ПІВЗ) за випадків геометрій дифракцій за Лаке та за Бреггом. Установлено фізичну природу та високу структурну чутливість нового експериментально виявленого Г.І.Низковою ефекту асиметрії азимутальної залежності ПІВЗ у випадку дифракції за Бреггом. Показано, що зазначений ефект обумовлений значним впливом уперше врахованої за узагальнення теорії ПІВЗ на випадок великих дефектів орієнтаційної залежності інтерференційного коефіцієнта поглинання, обумовленої ефектом повного відбиття. Побудовано узагальнену динамічну модель ПІВЗ у кристалах з дефектами та порушеним поверхневим шаром (ППШ), коли товщини ППШ співмірні або перевищують довжину екстинкції.

  Скачати повний текст

Побудовано динамічну теорію розсіяння рентгенівських променів для геометрії дифракції за Лауе у випадку тороїдального вигину кристала за наявності у ньому флуктуаційного поля статичних заміщень атомів від випадково розподілених мікродефектів. Одержано аналітичні вирази для коефіцієнтів відбиття когерентних, квазідифузних і дифузних хвиль, проведено їх асимптотичне оцінювання. Показано, що вплив вигину помітніший для від'ємної кривизни, а збільшення кривизни вигину призводить до уширення всіх компонент кривої дифракційного відбиття. За сильних вигинів з'являються додаткові максимуми й осциляції кривої відбиття. За таких вигинів виявлено зміщення когерентної компоненти кривої відбиття відносно точного бреггівського положення, напрямок якого залежить від знаку параметра деформації. Таке заміщення супроводжується зменшенням висоти центрального піку. Виялено також виникнення ефекту фокусування дифрагованого випромінювання за певних комбінацій радіусів вигину. Проаналізовано вплив макроскопічної деформації на розподіл інтенсивності дифузного розсіяння від мікродефектів двох типів (сферично-симетричних кластерів і дислокаційних петель) і показано, що вплив вигину помітніший для більших радіусів дефектів.

  Скачати повний текст

Одержано аналітичні вирази для коефіцієнтів відбиття та проходження когерентних, квазідифузних і дифузних хвиль у випадку циліндрично вигнутих монокристалів, які містять однорідно розподілені дефекти кулонівського типу. Показано, що вплив вигину помітніший для від'ємної кривизни, а збільшення кривизни вигину призводить до уширення всіх компонент кривої дифрикаційного відбиття. З'ясовано, що за сильних вигинів з'являються додаткові максимуми та осциляції кривої відбиття, а за достатньо сильних вигинів виявлено зміщення когерентної компоненти кривої відбиття по відношенню до точного брегівського положення, напрямок якого залежить від знаку радіуса вигину. З'ясовано, що дане зміщення для випадку Лаує супроводжується зменшенням висоти центрального піку. Для випадку Лаує виявлено також виникнення ефекту фокусування дифрагованого випромінювання за певних умов. Проаналізовано вплив макроскопічної деформації на картини розподілу інтенсивності дифузного розсіяння від мікродефектів двох типів (сферично-симетричних кластерів і дислокаційних петель) та показано, що вплив вигину помітний для менших радіусів дефектів.

  Скачати повний текст

Побудовано динамічну модель фактора асиметрії повних інтегральних інтенсивностей (ПІІ) для відбиттів різних знаків у випадку Лауе-дифракції із врахуванням внеску дифузної складової ПІІ. На цій базі створено новий метод діагностики мікродефектів. Вперше експериментально встановлено асиметрію азимутальної залежності нормованої ПІІ монокристала з дефектами у випадку дифракції за Бреггом. На підставі встановлених та описаних з врахуванням дифузного розсіяння ефектів асиметрії вказаних залежностей ПІІ від умов динамічної дифракції створено комбіновані методи інтегральної рентгенодифракційної діагностики декількох типів дефектів, одночасно присутніх у кристалах, що базуються на спільній обробці експериментальних даних, одержаних за різних умов динамічної дифракції, а саме, на спільній обробці результатів вимірювань азимутальних залежностей ПІІ для рефлексів з різними значеннями вектора дифракції.

  Скачати повний текст

Вперше розроблено теоретичну модель дифракції з урахуванням динамічних ефектів когерентного та дифузного розсіяння в гетерогенних епітаксійних, а також іонно-імплантованих кристалічних структурах. Надана модель самоузгоджено враховує для кожного шару наявність в інтенсивності дифракції динамічної дифузної компоненти, а також екстинкцію когерентної компоненти за рахунок дифузного розсіяння. Вперше враховано особливості динамічної взаємодії між шарами, що зведена до відповідних рекурентних співвідношень між когерентними складовими коефіцієнтів відбиття окремих шарів. В цій моделі враховано інтерференцію когерентних хвиль, що розсіюються різними шарами та підкладкою в багатошарових епітаксійних структурах. У разі врахування амплітуди розсіяння кожним неоднорідним шаром модель передбачає його розбиття на однорідні підшари. Вперше здійснено повну адекватну кількісну пошарову характеризацію вказаних гетероструктур з одержанням нової інформації про характеристики дефектів, ефекти сегрегації та взаємодифузії, а також уточнити хімічний склад, товщини окремих шарів, профілі деформації.

  Скачати повний текст

Встановлено, що за рахунок аномальної дисперсії забезпечується суттєва різниця для близьких довжин хвиль з різних сторін K-краю поглинання результатів конкуренції протилежних деформаційних залежностей (ДЗ) окремо динамічної відбивної та динамічної поглинальної здатностей кристала, а саме: для короткохвильової сторони K-краю поглинання показує результуюче різке зменшення з деформацією інтегральної інтенсивності динамічного розсіяння (ІІДР), а для довгохвильової - збільшення, що суттєво підсилює ДЗ скачка ІІДР. Показано, що додатково підвищити інформативність діагностики поблизу К-краю поглинання доцільно шляхом збільшення товщини кристала і, як наслідок, відносного впливу ДЗ скачка дифузної складової на сумарну ДЗ скачка повної ІІДР. Створено дифузнодинамічну модель і на її основі комбінований дифракційний діагностичний метод деформаційно-товщинних залежностей скачка в області K-краю поглинання інтегральної інтенсивності розсіяння рентгенівських променів за дифракції за Лауе у вигнутих кристалах з дефектами декількох типів, що вирішує проблему багатопараметричної діагностики.

  Скачати повний текст

Побудовано узагальнену динамічну теорію розсіяння рентгенівських променів у кристалах з хаотично розподіленими дефектами кулонівського типу, в якій, на відміну від існуючих, вперше враховано вплив динамічного характеру дифузного розсіяння на коефіцієнти екстинкції, що обумовлена розсіянням на дефектах, а також вплив одночасно декількох типів дефектів. Теорія вперше вільна від припущення про малість ефектів екстинкції, які обумовлені розсіянням на дефектах. Узагальнену теорію адаптовано до конкретних експериментальних умов дифрактометрії методами нового покоління, які використовують динамічні ефекти дифузного розсіяння. На цій основі запропоновано та теоретично й експериментально обгрунтовано оригінальні інформативні та високо чутливі методи дифрактометрії: узагальнений метод повних кривих відбиття, комбінований метод повної інтегральної відбивної здатності та метод енергодисперсійної інтегральної трикристальної дифрактометрії.

  Скачати повний текст

Розроблено моделі інтегральної лауе-дифракції для межових випадків як "тонкого", так і "товстого" пружно вигнутих кристалів з дефектами багатьох типів. Наведено комбінований метод багатопараметричної діагностики мікродефектів декількох типів, одночасно присутніх в кристалах, зф деформаційними залежностями повної інтегральної інтенсивності дифрагованого випромінювання у "тонких" та "товстих" кристалах, що спільно обробляються. Створено феноменологічну динамічну модель залежностей повної інтегральної інтенсивності дифрагованого випромінювання у вигнутих кристалах з дефектами від пружного циліндричного вигину та характеристик дефектів для межового випадку "товстого" кристала в геометрії за Лауе, коли реалізуються умови для найбільш чутливого до дефектів динамічного ефекту аномального проходження (ефекту Бормана).

  Скачати повний текст

Для систем з багатошаровою структурою та дефектами декількох типів побудовано теоретичні моделі дифузнодинамічної комбінованої дифрактометрії для випадків різних умов динамічної дифракції, зокрема, в геометріях дифракції за Лауе та за Бреггом як для прямого, так і для оберненого розсіяння, придатних за цих умов, і у межових випадках динамічно "товстих" і "тонких" кристалів, тобто м'якого та жорсткого випромінень. Проведено узагальнення розробленої моделі на випадок багатопараметричних систем зі складною коміркою та неоднорідним розподілом дефектів у поверхневому шарі, зокрема, для кристалів неодим-галієвого гранату та монокристалічної плівки залізоітрієвого гранату на підкладці гадоліній-галієвого гранату. На основі розроблених моделей передбачено ефект виникнення за рахунок багаторазовості розсіяння для таких систем унікальної чутливості до характеристик дефектів саме змін кривих відбиття залежно від умов динамічної дифракції. Встановлено ефект залежності від дифракційних умов вибірковості чутливості кривих відбиття до якогось одного з наявних типів дефектів і показано, що цей ефект суттєво підсилює дану унікальну чутливість та особливо інформативність діагностики. Запропоновано та розроблено новий метод дифузнодинамічної комбінованої дифрактометрії для багатопараметричної характеризації систем з багатошаровою структурою та складною коміркою та дефектами.

  Скачати повний текст

Досліджено вплив еквідистантного й експоненційного згину атомних площин на формування просторового розподілу інтенсивності дифрагованого пучка й амплітудних залежностей за умов Х-променево акустичного резонансу. Визначено вплив параметрів ультразвукової хвилі, поверхневої релаксації напружень, експоненційного згину вхідної та вихідної поверхонь, еквідистантного згину атомних площин кристала та "потужності" мікродефектів у кремнії на розрізну здатність секційної топографії. Встановлено закономірності формування дифракційних зображень "сторчкової" крайової дислокації на секційних топограмах залежно від розташування її в палатці Бормана та під час дії зовнішніх чинників для випадків тонкого та товстого кристалів кремнію. Проаналізовано найбільш імовірних моделей дислокаційних петель (ковзних і призматичних), дислокаційних бар'єрів Ломера - Котрела в кремнію та досліджено особливості формування їх дифракційних зображень на секційних і проекційних топограмах з урахуванням анізотропії, розмірів, просторового розміщення, величини й орієнтації вектора Бюргерса.

  Скачати повний текст

Створено модифіковану динамічну дифракційну модель високороздільної рентгенівської дифрактометрії, в якій враховано ефекти асиметрії інтенсивності дифузного розсіяння (ДР) від мікродефектів з розкидом і розмірами, інтенсивність теплового ДР, а також вплив скінченної величини приймальної апертури детектора й інших інструментальних факторів на відбивну здатність кристала. Вперше для трикристального дифрактомера, створеного з використанням розробленої моделі, показано суттєвий вплив ефектів асиметрії ДР від мікродефектів у монохроматорі на форму вимірюваних дифракційних профілів. Доведено, що даний ефект є причиною різкого асиметричного перепаду висоти псевдопіка у порівнянні з висотою головного піка за наявності протилежних відхилень досліджуваного кристала, природа якого не була відомою. Встановлено природу чутливості кривих дифракційного відбиття до типу дефектів навіть з однаковими або близькими розмірами (преципітатів і дислокаційних петель), обумовлену спільним урахуванням у модифікованій дифракційній моделі дифузного розсіяння Хуана - Кривоглаза і Стокса - Вільсона, а також ефектів асиметрії. Обгрунтовано можливість використання розробленої моделі для визначення кількісних характеристик складної дефектної структури монокристалів кремнію, вирощених методами зонної плавки та Чохральського, а також перевірки існуючих теоретичних моделей кінетики дефектоутворення в кристалах.

  Скачати повний текст

Встановлено зв'язок між напруженим станом, процесом релаксації пружних спотворень решітки та формуванням текстури. Проаналізовано вплив середньої енергії частинок, що осаджуються, на рівень залишкових напружень у плівках. Уточнено уявлення про механізм формування залишкових напружень в іонно-плазмових конденсатах. Основні результати дослідження рекомендовано використовувати для оптимізації технології одержання плівок з заданими властивостями.

  Скачати повний текст

Для випадку асиметричної Лауе-дифракції проведено дисперсійний аналіз розсіяння рентгенівських променів у пружно зігнутому кристалі. Встановлено, що за умов зменшення області когерентного розсіяння, зростання асиметрії розсіяння призводить до явища "розгалуження" деформації, тобто до зменшення її впливу на розсіяння рентгенівських променів. За допомогою рівнянь Такагі - Топена одержано систему диференційних рівнянь, що описують міжгілкове розсіяння рентгенівських променів у пружно зігнутому кристалі. Доведено: міжгілковий обмін можна розглядати як наслідок динамічної взаємодії ейкональних мод, що відповідають різним гілкам дисперсійної поверхні. У випадку симетричної Лауе-дифракції було отримано асимтотичні розв'язки рівнянь Такагі - Топена для амплітуд прохіднчої та дифрагованої хвиль у сильно зігнутому кристалі. З'ясовано, що за даних умов, сильні деформації кристалічної гратки можуть призводити до ефективного відключення некогерентного каналу розсіяння рентгенівських променів.

  Скачати повний текст

Запропоновано модель дислокаційної петлі, яка складається з окремих сегментів 60-градусних дислокацій. Встановлено, що внесок кожного сегмента у формування топографічного зображення дислокаційної петлі не є адитивним. Досліджено специфічні ефекти каналювання X-хвиль у випадку особливого "стирчкового" положення крайової дислокації в палатці Бормана. Виявлено особливості формування товщинних осциляцій інтенсивності - поблизу лінії дислокації виникає просторове квазіперіодичне хвильове поле з макроперіодом у декілька екстинкційних відстаней. Досліджено вплив комбінованого поля деформацій від дислокацій та макроскопічних пружних деформацій на просторові розподіли інтенсивності в палатці Бормана. Визначено, що найбільші трансформації товщиних розподілів інтенсивності та секційних картин відбуваються у випадку X-променевого акустичного резонансу. Встановлено, що еквідистантний згин пригнічує ефекти каналювання та збільшує області прояву кінематичного зображення дислокації. Проведено співставлення топографічних X-хвильових зображень дислокацій та їх комплексів (дислокаційних скупчень та меж) на підставі числових розв'язків рівнянь Такагі та рівнянь Інденбома-Чамрова.

  Скачати повний текст