Рентґенова динамічна дифрактометрія дефектної структури монокристалів ґранатів

Abstract

Створено теоретичну базу сучасної кристалографії реальних монокристалів зі складним базисом, яка враховує наявність різних структурних дефектів і дозволяє самоузгодженим чином описувати когерентну і дифузну складові дифракційних картин від таких кристалів. Розраховано комплексні структурні фактори і Фур’є-компоненти поляризовности досконалого кристалу ґадоліній-ґалійового ґранату Gd₃Ga₅O₁₂ (ҐҐҐ) для набору рефлексів і двох характеристичних довжин хвиль Рентґенового випромінення. Досліджено залежності цих дифракційних параметрів від концентрацій антиструктурних дефектів і вакансій. Шляхом аналізи виміряних кривих дифракційного відбивання з використанням формул статистичної динамічної теорії дифракції в неідеальних кристалах встановлено характеристики як точкових дефектів, так і мікродефектів, а також відповідні їм дифракційні параметри досліджуваного монокристалу ҐҐҐ.

The theoretical foundation of the modern crystallography of real single crystals with a complex basis is created; it takes into account the presence of various structural defects and provides the self-consistent description of coherent and diffuse components of diffraction patterns from such crystals. Complex structure factors and Fourier components of polarizability of а perfect gadolinium—gallium garnet (GGG) crystal (Gd₃Ga₅O₁₂ ) are calculated for the set of reflections and two characteristic x-ray wavelengths. The dependences of these diffraction parameters on concentrations of antisite defects and vacancies are investigated. The characteristics of both point and microdefects as well as corresponding diffraction parameters of the investigated GGG single crystal are determined, analysing the measured rocking curves with use of the formulas of the statistical dynamical theory of diffraction in imperfect crystals.

Создана теоретическая база современной кристаллографии реальных монокристаллов со сложным базисом, которая учитывает наличие разных структурных дефектов и позволяет самосогласованным образом описывать когерентную и диффузную составляющие дифракционных картин от таких кристаллов. Вычислены комплексные структурные факторы и Фурье-компоненты поляризуемости совершенных кристаллов гадолиний-галлиевого граната Gd₃Ga₅O₁₂ (ГГГ) для набора рефлексов и двух характеристических длин волн рентгеновского излучения. Исследованы зависимости этих дифракционных параметров от концентраций антиструктурных дефектов и вакансий. Путём анализа измеренных кривых дифракционного отражения с использованием формул статистической динамической теории дифракции в несовершенных кристаллах определены характеристики, как точечных дефектов, так и микродефектов, а также соответствующие им дифракционные параметры исследованного монокристалла ГГГ.