Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Из-за отсутствия гониометрического столика электронно-микроскопическая картина дефектов имела несколько случайный характер, однако окончательный ее вид был скорректирован на основании многих наблюдений. Трудность, возникавшая при непосредственном исследовании алмаза в электронном микроскопе, заключалось в том, что наблюдавшаяся картина исчезала под пучком электронов через 2—5 с. Непосредственная дифракционная картина дефекта зависела от ориентации образца по отношению к электронному лучу. Контраст на изображении по этой причине является функцией толщины образца и глубины залегания дефекта. Для дефекта, расположенного наклонно к плоскости образца, периодичность чередования светлых и темных участков, отражающая глубину залегания дефекта, выявится в виде ряда контуров, параллельных линии пересечения плоскости дефекта с поверхностью образца.
Если дефект упаковки расположен параллельно плоскости образца, то полосы затенены равномерно. На рис. 152, а показан де-
410 Рис. 152. Электронно-микроскопические снимки дефектов в синтетических монокристаллах алмаза: а — поверхностный дефект упаковки; б— дефект упаковки, препятствующий движению дислокаций; в — дислокации; г — упорядоченные (ориентированные) включения; д — беспорядочно расположенные включения
фект упаковки в синтетическом алмазе, легированном азотом, источником которого являлся VN (массовое содержание в шихте 1,5%). Дефект упаковки направлен от поверхности в глубь кристалла. Расстояние между линиями около 200- 10~10 м. Дефекты упаковки в синтетическом алмазе встречаются гораздо чаще, чем в природном. Иногда (см. рис. 152, б) дефекты упаковки могут служить препятствием для дислокаций, увеличивая скалывающее напряжение, и тем самым упрочнять соответствующие участки кристаллов.
При дислокации смещение Ra, вызывающее наиболее существенные эффекты контраста, является непрерывной функцией. Плоскости кристалла вблизи дислокации слегка изогнуты, поэтому условия дифракции для дислокаций и окружающих областей различны. Если плоскости локально изогнуты таким образом, что происходит интерференция, интенсивность проходящего пучка в свет-
411 лом участке поля изображения будет меньше, дислокация проявится в виде темной линии шириной около 100- Ю-10 м, что гораздо больше реальной ширины дислокации. Наблюдение дислокаций в этом случае основано на дифракционном контрасте, где под контрастом понимается отношение интенсивности пучка электронов, прошедшего через кристалл, к падающему. В зависимости от конкретных условий отражения изображение дислокаций может быть различным: одиночная темная линия с одной стороны дислокации, две темные линии, пунктирная линия, волнистая линия и картина без изменения контраста (в этом случае дислокация невидима, т. е. выполняется равенство gb = 0, где b — вектор Бюр-герса дислокации; g— вектор нормали к отражающим плоскостям; во всех остальных случаях gb=?=0).
На рис. 152 приведены дислокационные структуры синтетического алмаза. На рис. 152, б дислокация представлена в виде сложной темной линии. На рис. 152, в показана серия дислокаций в кристалле синтетического алмаза, выращенного с добавкой нитрида марганца (массовое содержание 10%). Осциллирующий контраст обусловлен наличием дислокаций, расположенных сравнительно далеко от поверхности и наклонно пересекающих ее. С ростом концентрации азота плотность дислокаций, по-видимому, убывает, как в природных кристаллах, у которых наибольшая плотность ростовых дислокаций наблюдается в беспримесных алмазах. Наряду с указанными дефектами в синтетических алмазах наблюдаются микровключения. Можно отметить два типа распределений микровключений: упорядоченное (рис. 152, г) и неупорядоченное (рис. 152, д).
Глава 19
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ СИНТЕТИЧЕСКОГО АЛМАЗА СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
Изучение примесных азотных центров в монокристаллах синтетического алмаза методом ИК-спектроскопии
Алмаз — типичное вещество с ковалентной или гомеополярной связью. Кристаллическая решетка алмаза (рис. 153) состоит из двух кубических гранецентрированных подрешеток, сдвинутых относительно друг друга на 'Д длины диагонали куба. В ковалентной связи участвуют только электроны внешней оболочки атомов так, что распределение электронной плотности в направлении четырех вершин тетраэдра одинаковы. Это состояние отвечает sp3-гибридизации.
Для решетки типа алмаза (пространственная группа D7h) должно быть лишь одно, трижды вырожденное, фундаментальное колебание, активное в спектрах комбинационного рассеяния. Частота этого колебания для алмаза равна 1332 см-1 (рамановская частота) и соответствует максимально возможной энергии фонона алмазной решетки. Отсутствие статического дипольного момента 412 у алмазной решетки приводит к запрету колебательных переходов с участием одного фонона в процессах поглощения электромагнитного излучения.
Однако, именно особенности спектров ИК-поглощения послужили основанием для разделения кристаллов алмаза на два типа. Кристаллы, в спектрах которых наблюдается поглощение в районе 700—1400 см-1, были отнесены к типу I. Интенсивность и форма полос поглощения в этом районе спектра индивидуальны для каждого кристалла алмаза и определяются количеством и типом структурных дефектов. Возможность Рис. 153. Кристаллическая ре-проявления однофононного погло- шетка алмаза щения решеткой типа алмаза в
