Файл: Лодиз, Р. Рост монокристаллов.pdf

Дебая — Шерера наличием монохроматора, главным образом потому, что она обладает более высоким разрешением и позво­ ляет определять межплоскостные расстояния с большей точ­ ностью [15, 19].

ной волны, удовлетворяющей уравнению (1.1). Отраженные лучи регистрируются на плоской пленке, расположенной перпен­ дикулярно падающему пучку. Эти лучи проявляются в виде гео­ метрически правильных совокупностей пятен. Такие геометриче­ ские картины не возникают, когда кристаллиты в материале меньше, чем размер пучка. Если макроскопические области ма­ териала разориентированы одна по отношению к другой, то пят­ на разбиваются на ряд близко расположенных точек. Этим поль­ зуются для изучения совершенства кристаллов по методу Шульца, речь о котором еще пойдет ниже.

Малоугловое рассеяние

Ближний порядок в кристалле заставляет рентгеновские лучи отклоняться при отражении, например, в установке, по гео­ метрии подобной камере Дебая — Шерера, всего на несколько градусов от оси пучка. Таким малоугловым рассеянием поль­

в жидкостях и стеклах. Малоугловое рассеяние успешно исполь­ зуют [20—23] для исследования кластерообразования в жидко­ стях при температурах, близких к температуре затвердевания, и изучения структуры растворов. Для изучения флуктуации с амплитудами больше 10_ 6 см прибегают к рассеянию света, тогда как малоугловое рассеяние рентгеновских лучей позволяет ис­ следовать более слабые флуктуации. Оно особенно ценно при изучении упорядочения в жидкостях, стеклах и растворах. Хотя к малоугловому рассеянию,почти не прибегают для определения кристалличности, этот способ удобен для выявления начальной стадии кристаллизации (расстекловывания) в аморфных веще­ ствах.

1.3. НЕСОВЕРШЕНСТВА В КРИСТАЛЛАХ

Несовершенства в кристаллах можно подразделить на две категории: химические и физические. К химическим дефектам

относят наличие в кристалле инородных атомов или вакансий1 ). Физические дефекты охватывают деформации, дислокации, гра­ ницы зерен, плоскости двойникования и дефекты упаковки.

Если примесный атом занимает позицию, в которой до этого находился атом кристалла, то говорят о примеси замещения. Примесный атом может также разместиться между атомами, находящимися в узлах решетки, и тогда говорят о примеси внед­ рения (междоузельные атомы). Если атомы в той или иной обла­ сти кристалла смещены из своего идеального положения, гово­ рят, что кристалл деформирован. Деформацию могут вызвать химические дефекты, когда посторонний атом не точно соответ­ ствует решетке и смещения частично снимаются деформацией, связанной с такими дефектами. Напряжение и термическая об­ работка часто вносят деформацию в кристалл.

Вакансии

Вакансии — это «дырки», т. е. вакантные узлы, в кристалли­ ческой решетке, обусловленные отсутствием атомов. Существуют два главных вида вакансионных дефектов: дефекты Френкеля,

О Ф Ф С И )

о - в

^ о ф о о

Ф и г . 1.6. Двумерное схематическое изображение идеального кристалла (а), примесного атома замещения (б), примесного атома внедрения (<?), дефекта Шоттки (г) и дефекта Френкеля (д).

когда некоторые атомы или ионы сместились в междоузельные положения, оставив свои прежние места свободными, и дефекты Шоттки, когда в кристалле нет атомов, которые могли бы за­ полнить вакантные позиции. Упоминавшиеся нами дефекты схематично представлены на фиг. 1.6. Увеличение числа вакан­ сий усиливает беспорядок и соответственно повышает энтропию. Поэтому, как можно показать (см. например, [24]), доля

') Некоторые авторы считают вакансии физическими несовершенствами: адя нас это различие не имеет большого значения.

смещения характеризуют вектором Бюргерса , В (фиг. 1.8) [25—27]. В случае краевой дислокации вектор В образует пря­ мой угол с дислокационной линией ' ) .

Если кристалл смещается так, что направление сдвига и, следовательно, направление вектора Бюргерса параллельны дислокационной линии, то возникающий дефект называют вин­ товой дислокацией (фиг. 1.9). Здесь АА'— дислокационная ли­ ния. Эту дислокацию можно представить себе как следствие нажатия на ABCD при одновременном оттягивании AEFG. Каж­ дую атомную плоскость, проходящую через АА', можно считать плоскостью скольжения.

Кроме двух рассмотренных элементарных дислокаций, воз­ можны смешанные дислокации с вектором Бюргерса В проме­ жуточного направления между перпендикуляром и параллелью к дислокационной линии. Дислокации образуются при деформи­ ровании кристаллов под воздействием физических усилий, тер­ мической обработки и т. д. Как показано дальше, дислокации

что возникают дислокации, но не все дислокации образуются в результате конденсации вакансий. Равновесная плотность дис­ локаций в кристаллах обычных размеров при комнатной