Дифракция электронов на тонком кристалле

Дифракция электронов на тонком кристалле [c.184]

Если тонкие кристаллы, используемые для дифракции электронов, изогнуты, то вращение обратной решетки по отношению к сфере Эвальда будет обеспечивать возникновение значительно большего числа дифрагированных пучков, что придаст дифракционной картине вид полного сечения обратной решетки, как показано на фиг. 6.3, которая представляет собой дифракционную картину, полученную от тонкого изогнутого кристалла с падающим пучком, приблизительно перпендикулярным плоскости ккО обратной решетки. [c.135]

Опыты с нейтронами и молекулярными пучками. Длина волны де Бройля обратно пропорциональна массе частицы. Следовательно, при той же скорости длина волны нейтрона или молекулы в тысячи раз меньше, чем длина волны электрона. Для успешного наблюдения дифракции волн на кристаллах необходимо, чтобы длина волны была порядка расстояний между узлами кристаллической решетки. Поэтому для наблюдения дифракции тяжелых частиц необходимо пользоваться частицами с достаточно малыми скоростями. [c.63]

В дифракции электронов положение совершенно иное. Размеры кристаллов, которые дают чисто кинематические интенсивности, обычно порядка нескольких сотен ангстрем, по крайней мере в направлении, параллельном падающему пучку. Источники излучения достаточно яркие, так что можно легко наблюдать дифракцию от монокристаллов такого размера, а монохроматизация и коллимирование дают уширение сферы Эвальда с угловым разбросом, не превышающим 10" рад. Таким образом, для отражения с l/dh=0,5A" протяженность функции преобразования формы может составлять 10" или больше, в то время как толщина сферы Эвальда может быть настолько мала, что не превышает 5-10 A . Таким образом, близкие к плоским сечения пика рассеивающей способности наблюдаются часто. Фиг. 6.1 показывает часть дифракционной картины от небольшого игольчатого кристалла ZnO [346]. Ограниченный размер кристалла в направлении, перпендикулярном пучку, приводит к уширению пика рассеивающей способности в плоскости сферы Эвальда. Модуляция интенсивности, соответствующая виду (sin лг)/л функции S(u)l, ясно прослеживается на пятнах от нескольких различных игольчатых кристаллов. (Изменение интенсивности обычно модифицируется динамическими эффектами, но для данных частных случаев это не очевидно.) [c.133]

В своей оригинальной статье Бете [22] принял во внимание то обстоятельство, что (особенно при дифракции электронов) условие, при котором в кристалле существуют только два пучка, никогда полностью не удовлетворяется. Всегда присутствуют некоторые слабые пучки, отвечающие таким точкам обратной решетки, для которых ошибка возбуждения велика, но не настолько, чтобы вклад их полностью исчез. Для специального класса отражений систематического ряда ошибки одинаковы, и систематические взаимодействия соответствующих слабых волн с сильными дифракционными волнами всегда одинаковы для любого направления падающего пучка, удовлетворяющего углу Брэгга для отражения h. Этот систематический ряд содержит ряд целых или почти целых кратных величин вектора решетки h, как показано на фиг. 8.5. [c.188]

Поскольку дифракционные углы так малы, а эффекты преломления относительно велики, метод дифракции электронов высоких энергий на отражение чрезвычайно чувствителен к небольшим отклонениям поверхности от точной плоскости, а также к составу самых верхних слоев атомов в кристалле [62, 300]. Следовательно, если будут делаться попытки связать экспериментальные результаты с теоретическими предсказаниями, то с особой тщательностью должна быть приготовлена плоская чистая поверхность. [c.192]

Контраст на электронно-микроскопическом изображении тонкой фольги определяется упругим и неупругим рассеянием электронов. Неупругое рассеяние ограничивает толщину образца, который можно изучать на просвет оно ответственно за абсорбционный контраст, возникающий при прохождении электронами участков фольги, имеющих различную массовую толщину (например, темные крупные включения в тонкой фольге). Упругое рассеяние вызывает дифракцию и вносит основной вклад в контраст на изображении реальных кристаллов, содержащих различного типа дефекты, выделения второй фазы и т. д. [c.52]

Масштабный множитель известен для каждого эксперимента. Следовательно, если мы уже выполнили простое геометрическое построение ферми-поверхности, то тем самым мы можем надежно предсказать форму и размер всех возможных орбит электронов в кристалле, когда приложено магнитное поле. До сих пор мы предполагали, что псевдопотенциал слабый и его воздействие на электрон проявляется только как простая дифракция. Мы уже видели на примере реальных зонных структур, что псевдопотенциал не бесконечно мал, и, следовательно, должны появиться соответствующие искажения ферми-поверхностей и орбит. Поэтому наши предсказания не могут абсолютно согласовываться с экспериментом, однако они совершенно определенны и их легко точно проверить. [c.136]

С другой стороны, с позиций привычных представлений теоретической физики отсутствие дальнего порядка расценивалось бы как факт, в высшей степени значительный. Кристаллические кремний или германий оказываются полупроводниками потому, что валентные электроны заполняют в точности все блоховские состояния в первой зоне Бриллюэна обратной решетки. Соответствующие волновые функции можно рассматривать как плоские волны, описывающие почти свободные электроны, но дифрагирующие на атомных псевдопотенциалах. Наличие запрещенных зон в спектре непосредственно связано с брэгговской дифракцией этих волн на плоскостях решетки кристалла. Если нет дальнего порядка, то нет и кристаллических плоскостей, нет брэгговской дифракции, нет и зон Бриллюэна, а потому, выходит, нет и запрещенных энергетических зон. Так что материал наверняка должен быть металлом. [c.535]

Экспериментальные методы, дающие информацию о поверхностных явлениях на атомном уровне, разнообразны. Это автоэмиссионная микроскопия (см. Ионный проектор), дифракция электронов, инфракрасная спектроскопия, ионная спектроскопия, комбинационное рассеяние света, оже-спектроскопия, сканирующая туннельная микроскопия, термодесорбц. спектроскопия, фотоэлектронная спектроскопия, электронная микроскопия, электрон-фотонная спектроскопия, ал-липсометрия и др. Эти методы позволяют решать мн. практически важные задачи в области электроники, роста кристаллов, вакуумной техники, катализа, повышения прочности материалов и их обработки, борьбы с коррозией и трением и т. д. Т. к. роль П. особенно велика для частиц малых размеров и тонких плёнок, то исследование поверхностных явлений приобрело особо важное значение для развития микроэлектроники. [c.655]

Второй тип эксперимента это схема, предложенная Като и Лангом [249 ] для получения секционных топограмм. В этом случае тонкий,плоский, хорошо монохроматизирован-ный рентгеновский луч пересекает клиновидный кристалл под большим углом к ребру, как показано на фиг. 9.9. Падающий луч входит в кристалл вдоль линии АЕ. Луч, прошедший в прямом направлении, покидает кристалл вдоль линии ЕВ, но после дифракции на угол 20в обратно в направлении падения луч, покидающий кристалл в этом направлении, выходит из всего треугольника ЕВС. Аналогично выходит дифракционный луч из всего треугольника ЕВС. Следовательно, фотопленка, помещенная позади кристалла, покажет два треугольника интенсивности. Если бы мы рассматривали случай дифракции электронов, то можно было бы ожидать, что эти треугольники будут пересечены полосами равной толщины, параллельными ребру кристалла. Но в данном случае полосы имеют вид острых гипербол, как показано на секционной топограмме от ребра кристалла кремния (фиг. 9.10). [c.207]

Трактовка динамического рассеяния электронов несовершенными кристаллами на той же основе, что и экстинкционная трактовка дифракции рентгеновских лучей или нейтронов, вряд ли возможна. В самом деле, в пределах кристаллических областей, гораздо меньших обычного размера блока мозаики, имеют место сильные динамические эффекты кроме того, на пути пучка электронов при прохождении его через монокристаллический образец редко встречается больше одного или двух блоков мозаики. [c.358]

Преимущественные ориентации кристаллов могут появиться в результате особых условий приготовления образца. Если кристаллиты тонкие, пластинчатой формы, то они обычно лежат большой гранью на поддерживающей пленке, когда образец получен или путем осаждения из суспензии, или в результате механического распыления, или выращен на плоской подложкеТогда, в идеальном случае, одна кристаллографическая ось, перпендикулярная плоскости пластин, имеет сильную преимущественную ориентацию, но ориентации вокруг этой оси совершенно произвольны. Обычно это характерно для образцов, предназначенных для дифракции электронов, состоящих из очень мелких тонких кристаллов, поддерживаемых тонкой пленкой углерода или другого материала из легкого элемента. [c.359]

Итак, если фазы структурных амплитуд установлены, то может быть вычислено по (2) распределение электронной плотности в кристалле, причём максимумы этого распределения соответствуют положениям атомов в структуре (рис. 6). Заключит, уточнение координат атомов проводится на ЭВМ, в зависимости от качества эксперимента и сложности структуры их получают с точностью до тысячных долей А. С помощью совр. дифракц. эксперимен- [c.642]

В предыдущих параграфах мы уже указывали на существование ряда явлений, из которых следует, что представление об электронах, как механических частицах, не может быть сохранено. Понятие об электронах, как частицах, движущихся подобно материальным точкам классической механики по определенным траекториям, возникло на основании тех опытов, которые в начале этого столетия были произведены над электронными пучками и над отдельными быстрыми электронами. В вакуумной трубке можно с помощью диафрагм получить достаточно резко ограниченный пучок электронов. При воздействии на этот пучок, например, магнитного поля он искривляется так, как должны искривляться траектории отдельных заряженных частиц, на которые действует магнитная сила. Метод сцинтиляций позволяет регистрировать отдельные электроны, попадающие в определенное место флуоресцирующего экрана. В камере Вильсона можно заснять следы быстрых электронов. Но наряду с этими явлениями в двадцатых годах нынешнего столетия были открыты другие явления, обнаружившие волновые свойства электронов. Было установлено, что электроны при прохождении через кристаллы и при отражении от них обнаруживают свойства дифракции, вполне аналогичные тем, которые присущи рентгеновым лучам. Как показал де-Бройль, можно получить согласие с опытом, если допустить, что пучок однородных по скоростям электронов характеризуется частотой v и длиной волны X, связанными с кинетической энергией электронов и их количеством движения М соотношениями [c.87]

Нейтрон обладает дипольным магн. моментом, к-рый вызывает рассеяние на атомарных электронах. Появление дополнит, дифракц. максимумов у кристаллов при понижении темп-ры ниже точки Кюри позволяет исследовать магн. структуру и динамику кристаллов — распределение спиновой плотности, магноиный спектр (см. Магнитная нейтронография). [c.273]

Эти простые примеры показывают, что экспериментальные дан- ные по поведению маркеров, с одной стороны, и изменению условий контраста в электронном микроскопе или условий электронной (рентгеновской) дифракции — с другой, могут дать совершенно противоречивые результаты. Для отождествления дифракционных измерений с материальными поворотами надо обязательно привлечь ряд дополнительных сведений. Так, наличие черно-белого контраюта па изображениях в электронном микроскопе может означать полное отсутствие каких-либо материальных поворотов, если процесс мас-соперемещений сопровождался сдвигами, как на рис. 17, в. В то Же время полное отсутствие контраста может свидетельствовать кристалл испытал мощный стесненный пластический поворот. [c.58]

Противоречивые сведения о влиянии инородных пленок на сопротивление сдвигу и ползучесть металлов свидетельствуют о том, что оно не однозначно. Одной из причин такого влияния мокет являться толщина пленки. Характер этого влияния, установленный в [21] для поликристаллического алюминия по-видимому, является универсальным (рис. 1.5) и связан с особенностью развития скольжения в приповерхностных слоях металла. В обзоре [23] отмечается, что пластическая деформация в начале деформирования захватывает только тонкий поверхностный слой толщиной около размера зерна, а затем распространяется во внутренние объемы. Если при деформирювании образца поверхностный слой снимается (например, электропо-лировкой), то наблюдается уменьшение моду)>я упрочнения [24]. Стравливанием поверхностных слоев на образцах из кремнистого железа установлено также [25], что скольжение зарождается у границ зерен, вь(ходящих на поверхность, и по мере повышения активизируются источники в более глубоко лежащих зернах. Особенности пластического течения в приповерхностных слоях металлов могут быть связаны со спецификой атомно-электронного строения вблизи поверхности кристалла, которая была установлена методом дифракции медленных электронов [26]. [c.12]

Высказывалось мнение, правда недостаточно обоснованное, что этот подход напоминает первую трактовку рассеяния рентгеновских лучей кристаллами, данную Дарвином 1081, и аналогичный метод, использованный при расчете интенсивностей для электронно-микроскопических изображений, который предложен Хови и Уиланом [213]. В этих трактовках рассматривается дифракция падающих плоских волн на отдельных атомных плоскостях, дающая ряд дифракционных пучков, т. е. предполагается, что на межатомных расстояниях выполняются условия дифракции Фраунгофера, а не Френеля. В первоначальной трактовке Дарвина предполагалось, что падающая плоская волна отражается от атомной плоскости, давая лишь один дифракционный луч. Такое предположение оправдано с точки зрения его целесообразности и приемлемости, но поскольку мы знаем, что двумерная решетка приводит ко многим дифракционным пучкам, было бы уместным, по-видимому, более полное подтверждение его с помощью п-волновой дифракционной теории. Более полную и современную оценку приближения Дарвина для рентгеновской дифракции выполнили Бори [33] и Уоррен [388], а приближение для электронной дифракции и микроскопии описали Хирш и др. [195]. [c.175]

Две блоховские волны, как предполагалось на фиг. 9.1, имеют разные коэффициенты поглощения, так как для блоховской волны 2 электроны проходят между рядами атомов, а для блоховской волны 1 они в основном проходят в непосредственной близости от атомов н поэтому имеют ббльшую вероятность поглощения. Из уравнений (9.6) и (9.7) следует, что интенсивность, определяемая интерференционным (косинусным) членом в направлениях падения и дифракции, уменьшается за счет экспоненциального множителя ехр — 1оН в то же время член с гиперболическим косинусом в обоих случаях состоит из двух частей, которым соответствуют два эффективных коэффициента поглощения цо Цл- С увеличением толщины кристалла Н интенсивность, отвечающая наибольшему коэффициенту поглощения, убывает быстрее интенсивности, отвечающей интерференционному члену, и для достаточно больших толщин интенсивность определяется только коэффициентом поглощения fio—fi/i- В таком случае интенсивности в направлениях падающего и дифрагированного лучей будут одинаковы. При условии, что составляет значительную часть цо, интенсивность каждого из этих пучков легко может превысить интенсивность пучка для ориентации, не отвечающей условию дифракции, для которой коэффициент поглощения равен Сопроцесс поглощения рентгеновских лучей в сильной степени локализован, так как он возникает в основном при возбуждении электронов с внутренних оболочек атомов. Таким образом, фурье-преобразование функции поглощения будет очень медленно убывать с расстоянием от начала обратного пространства, и значение yif , соответствующее направлению дифракционного пучка, может оказаться гораздо меньше значения цо Для прямого направления. [c.211]

Не совпадают только данные для лантана. Лантан занимает особое положение на- границе между с - и f-переходными элементами, он не меет /-электронов. Все остальные халькогениды РЗМ, кроме лантана, являются сильными парамагнетиками. Их парамагнетизм связан с наличием электронов с нескомпенсированными спинами на внутренней недостроенной 4/-оболочке. То,, что эти соединения являются полиселенидами, подтверждается также их химическими и термическими свойствами. В работе [296] была подробно исследована кристаллическая структура полиселенида церия. Диселенид церия был взят как прототип для исследования структуры путем дифракции ренттен01вских лучей. Кристалл для исследования был получен из расплава селенида. Плавление велось в запаянной кварцевой ампуле при избытке селена во избежание разложения (Гпл=И50°К). Давление достигало 50 ат. В работе показано, что структура этого селенида типична структуре РегАз с параметрами решетки а=8,420 5-10- А, 6=4,210 5-10- А, [c.142]

В последующей работе Азизова и Шуппе [48], коллег Султанова, в том же самом эксперименте использовалась совсем другая конфигурация образца. Из монокристалла вольфрама вырезались цилиндры диаметром 10 мм, одним из торцов которого являлась гладкая поверхность, параллельная выбранной для исследования кристаллической плоскости. В полость цилиндра помещался подогреватель. Была использована плоская конструкция электродов, при этом эмиттированные с верхнего торца кристалла электроны фокусировались на коллектор, в то время как эмиссия с боковых поверхностей подавлялась. Хотя в работе не приводится никаких данных о нагреве кристалла, на основании общего подхода к проблеме авторов этой и предыдущей работ можно предположить, что создавалась обычная температура дегазации свыше 2600 К. Ориентация торцевой поверхности цилиндра проверялась при помощи дифракции рентгеновских лучей до и после эксперимента. Полученные в этой работе значения ф плоскостей (111) и (100), как видно из табл. 4.2, хорошо согласуются с результатами других авторов значение же Ф для плоскости (112) расходится с результатами других работ. Их значение ф (ПО) немного превышает полученные в предшествовавших работах, но в пределах экспериментальной ошибки совпадает с данными Султанова. Эта же экспериментальная установка впоследствии была использована для измерения ф монокристаллов молибдена (см. п. 1,д). [c.224]

Волновые свойства характерны не только для пучка движуш,ихся частиц, но и для отдельной движущейся частицы. Опытным путем Фабрикант, Биберман и Сушкин обнаружили явление дифракции одиночных, поочередно летящих на кристалл электронов. В этом опыте на тонкую металлическую пленку поликристалла одновременно попадал один электрон. После многократного обстрела пленки одиночными электронами наблюдалась такая же дифракционная картина, как прн прохождении одновременпо пучка электронов через кристалл (рис. 1.1.3, б). Это означает, что для одной частицы квадрат амплитуды волны де Бройля в данной точке пространства является мерой вероятности обнаружить частицу в этой точке. [c.424]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...