дислокации в кристаллах и их наблюдение. методические указания к лабораторной работе

Министерство образования РФ ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Лабораторная работа ДИСЛОКАЦИИ В КРИСТАЛЛАХ И ИХ НАБЛЮДЕНИЕ Составитель: Иванов К.Н. Улан-Удэ, 2003 Содержание Введение 1. Основные модели дислокаций и методы их наблюдения. 2. Лабораторная работа. 2. Цель работы. 2.2. Приборы и материалы. 2.3. Описание работы, 2.4. Вопросы дня контроля. 3. Литература. Введение Настоящее методические указания к лабораторной работе по дисциплине "Физика твердого тела" предназначена для студентов, изучающих общий курс физики. Цель лабораторной работы заключается в практическом освоении методики избирательного травления для изучения дислокационной структуры мозаичных кристаллов, механизма их пластической деформации. Выращивание монокристаллов различных соединений и простых веществ в настоящее время стало производством, определяющим научно-технический прогресс вычислительной техники, микроэлектроники, оптики. Методика избирательного травления в этих отраслях техники часто используется как одно из средств паспортизации или оценки качества исходного монокристалла. 1. Основные модели дислокаций и методы их наблюдения. Одним, из удивительных свойств чистых монокристаллов многих— веществ (металлов, ионных соединений) является легкая практическая деформация, заметная при весьма низких механических напряжениях, которые по порядку величины не согласуются с теоретическими оценками по модели, предполагающей одновременный разрыв большого числа химических связей между соседними атомами по поверхности скольжения. Такая модель, предполагающая одновременный "жесткий" сдвиг одной части кристалла относительно другой его части по плоскостям скольжения теснейшим образом связана с представлением о кристалле как об идеально упорядоченном расположении атомов, не имеющем линейных и планарных (плоскостных) дефектов. Как правило, реальные кристаллы содержат значительное количество точечных, линейных и планарных дефектов, которые и определяют основные механические свойства кристаллов. Линейные по своей геометрии дефекты принято называть дислокациями, а среди планарных дефектов в монокристаллах прежде всего называют границы между зернами или мозаичными блоками, в том числе, между мозаичными блоками с малыми углами взаимной разориентировки. Фактически планарными дефектами являются и полосы скольжения (плоскости скольжения), образующиеся при пластической деформации кристалла. Существуют две простые модели дислокаций: краевая дислокация и винтовая дислокация. Каждая из этих моделей является упрощенной картиной искажений, распределенных вдоль некоторой линии, называемой ядром дислокации. Реальная дислокация по характсру механических напряжений в ядре может быть и смешанной, т.е. частично краевой и частично винтовой. Ядро краевой дислокации отождествляется с полем механических напряжений, возникающих в области края незавершенной кристаллографической плоскости, пересекающего кристалл или слои кристалла по некоторой линии от его поверхности до другой (рис. 2). Винтовая дислокация является несколько более сложным нарушением порядка, чем краевая. Характер нарушений можно представить схематически с помощью рнс.1. Если идеальный кубик кристалла надрезать мысленно на некоторую глубину и внешние края разреза сдвинуть на одну элементарную трансляцию в противоположн