Деформаційний стан кристалів синтетичного алмазу за даними методу дифракції зворотно розсіяних електронів
Запропоновано спосіб визначення компонент тензора деформацій з аналізу розподілів інтенсивності зворотно розсіяних електронів на картинах Кікучі. Досліджено деформаційний стан локальних ділянок кристала синтетичного алмазу, отриманого методом температурного градієнта в системі Fe–Al–C нарощуванням н...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2016
|
| Назва видання: | Сверхтвердые материалы |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143856 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Деформаційний стан кристалів синтетичного алмазу за даними методу дифракції зворотно розсіяних електронів / І.М. Фодчук, М.Д. Борча, В.Ю. Хоменко, С.В. Баловсяк, В.М. Ткач, О.О. Стаценко // Сверхтвердые материалы. — 2016. — № 4. — С. 67-73. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-143856 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1438562025-02-09T21:14:01Z Деформаційний стан кристалів синтетичного алмазу за даними методу дифракції зворотно розсіяних електронів Фодчук, І.М. Борча, М.Д. Хоменко, В.Ю. Баловсяк, С.В. Ткач, В.М. Стаценко, О.О. Получение, структура, свойства Запропоновано спосіб визначення компонент тензора деформацій з аналізу розподілів інтенсивності зворотно розсіяних електронів на картинах Кікучі. Досліджено деформаційний стан локальних ділянок кристала синтетичного алмазу, отриманого методом температурного градієнта в системі Fe–Al–C нарощуванням на монокристал алмазу, синтезованого у системі Ni–Mn–C. Побудовано характеристичні поверхні тензорів та еліпсоїди деформацій, проаналізовано особливості їх розподілу по кристалу. Діагональні компоненти тензора визначали зі змін розподілів інтенсивності окремих смуг, інші компоненти – зі зміщення осей зон відносно їх положень на еталонній картині Кікучі. Предложен способ определения компонент тензора деформаций по анализу распределений интенсивности обратно рассеянных электронов на картинах Кикучи. Исследовано деформационное состояние локальных участков кристалла искусственного алмаза, полученного методом температурного градиента в системе Fe–Al–C наращиванием на монокристалл алмаза, синтезированного в системе Ni–Mn–C. Построено характеристические поверхности тензоров и эллипсоиды деформаций, проанализированы особенности их распределения по кристаллу. Диагональные компоненты тензора определяли по изменению распределений интенсивности отдельных полос, другие компоненты – по смещению осей зон относительно их положений на эталонной картине Кикучи. The authors put forward a procedure of determination of strain tensor components through the analysis of distribution of intensity of back-scattered electrons in Kikuchi patterns. The strain state has been studied in local areas of a synthetic diamond crystal produced by the temperature gradient method in the Fe–Al–C system through growing onto a diamond single crystal synthesized in the Ni–Mn–C system. Characteristic surfaces of the strain tensors and strain ellipsoids have been plotted; special features of strain distribution in the crystal have been analyzed. Diagonal tensor components have been determined from the changes of distributions of intensity of individual bands, the other components have been found from the displacements of axes of zones relative to their positions in the standard Kikuchi pattern. 2016 Article Деформаційний стан кристалів синтетичного алмазу за даними методу дифракції зворотно розсіяних електронів / І.М. Фодчук, М.Д. Борча, В.Ю. Хоменко, С.В. Баловсяк, В.М. Ткач, О.О. Стаценко // Сверхтвердые материалы. — 2016. — № 4. — С. 67-73. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143856 548.736.15:535.4 uk Сверхтвердые материалы application/pdf Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Получение, структура, свойства Получение, структура, свойства |
| spellingShingle |
Получение, структура, свойства Получение, структура, свойства Фодчук, І.М. Борча, М.Д. Хоменко, В.Ю. Баловсяк, С.В. Ткач, В.М. Стаценко, О.О. Деформаційний стан кристалів синтетичного алмазу за даними методу дифракції зворотно розсіяних електронів Сверхтвердые материалы |
| description |
Запропоновано спосіб визначення компонент тензора деформацій з аналізу розподілів інтенсивності зворотно розсіяних електронів на картинах Кікучі. Досліджено деформаційний стан локальних ділянок кристала синтетичного алмазу, отриманого методом температурного градієнта в системі Fe–Al–C нарощуванням на монокристал алмазу, синтезованого у системі Ni–Mn–C. Побудовано характеристичні поверхні тензорів та еліпсоїди деформацій, проаналізовано особливості їх розподілу по кристалу. Діагональні компоненти тензора визначали зі змін розподілів інтенсивності окремих смуг, інші компоненти – зі зміщення осей зон відносно їх положень на еталонній картині Кікучі. |
| format |
Article |
| author |
Фодчук, І.М. Борча, М.Д. Хоменко, В.Ю. Баловсяк, С.В. Ткач, В.М. Стаценко, О.О. |
| author_facet |
Фодчук, І.М. Борча, М.Д. Хоменко, В.Ю. Баловсяк, С.В. Ткач, В.М. Стаценко, О.О. |
| author_sort |
Фодчук, І.М. |
| title |
Деформаційний стан кристалів синтетичного алмазу за даними методу дифракції зворотно розсіяних електронів |
| title_short |
Деформаційний стан кристалів синтетичного алмазу за даними методу дифракції зворотно розсіяних електронів |
| title_full |
Деформаційний стан кристалів синтетичного алмазу за даними методу дифракції зворотно розсіяних електронів |
| title_fullStr |
Деформаційний стан кристалів синтетичного алмазу за даними методу дифракції зворотно розсіяних електронів |
| title_full_unstemmed |
Деформаційний стан кристалів синтетичного алмазу за даними методу дифракції зворотно розсіяних електронів |
| title_sort |
деформаційний стан кристалів синтетичного алмазу за даними методу дифракції зворотно розсіяних електронів |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| publishDate |
2016 |
| topic_facet |
Получение, структура, свойства |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143856 |
| citation_txt |
Деформаційний стан кристалів синтетичного алмазу за даними методу дифракції зворотно розсіяних електронів / І.М. Фодчук, М.Д. Борча, В.Ю. Хоменко, С.В. Баловсяк, В.М. Ткач, О.О. Стаценко // Сверхтвердые материалы. — 2016. — № 4. — С. 67-73. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
| series |
Сверхтвердые материалы |
| work_keys_str_mv |
AT fodčukím deformacíiniistankristalívsintetičnogoalmazuzadanimimetodudifrakcíízvorotnorozsíânihelektronív AT borčamd deformacíiniistankristalívsintetičnogoalmazuzadanimimetodudifrakcíízvorotnorozsíânihelektronív AT homenkovû deformacíiniistankristalívsintetičnogoalmazuzadanimimetodudifrakcíízvorotnorozsíânihelektronív AT balovsâksv deformacíiniistankristalívsintetičnogoalmazuzadanimimetodudifrakcíízvorotnorozsíânihelektronív AT tkačvm deformacíiniistankristalívsintetičnogoalmazuzadanimimetodudifrakcíízvorotnorozsíânihelektronív AT stacenkooo deformacíiniistankristalívsintetičnogoalmazuzadanimimetodudifrakcíízvorotnorozsíânihelektronív |
| first_indexed |
2025-11-30T22:03:47Z |
| last_indexed |
2025-11-30T22:03:47Z |
| _version_ |
1850254541131350016 |
| fulltext |
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2016, № 4 67
УДК 548.736.15:535.4
І. М. Фодчук1, М. Д. Борча1, *, В. Ю. Хоменко1,
С. В. Баловсяк1, В. М. Ткач2, О. О. Стаценко2
1Чернівецький національний університет ім. Юрія Федьковича,
м. Чернівці, Україна
2Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України,
м. Київ, Україна
*m_borcha@ukr.net
Деформаційний стан кристалів синтетичного
алмазу за даними методу дифракції
зворотно розсіяних електронів
Запропоновано спосіб визначення компонент тензора дефор-
мацій з аналізу розподілів інтенсивності зворотно розсіяних електронів на кар-
тинах Кікучі. Досліджено деформаційний стан локальних ділянок кристала син-
тетичного алмазу, отриманого методом температурного градієнта в системі
Fe–Al–C нарощуванням на монокристал алмазу, синтезованого у системі Ni–
Mn–C. Побудовано характеристичні поверхні тензорів та еліпсоїди деформацій,
проаналізовано особливості їх розподілу по кристалу. Діагональні компоненти
тензора визначали зі змін розподілів інтенсивності окремих смуг, інші компо-
ненти – зі зміщення осей зон відносно їх положень на еталонній картині Кікучі.
Ключові слова: алмаз, алмазні плівки, тензометрія, метод Кі-
кучі.
ВСТУП
Систему Mg–C використовують для синтезу алмазів, оскільки
це дає можливість отримати кристали алмазу високого ступеню кристалічної
досконалості при достатньо низьких параметрах (температурі та тиску) син-
тезу [1], але кристали, синтезовані в такій системі, є нестабільними. Тиск і
температуру синтезу можна понизити (до 7,7 ГПа і 1700 °С відповідно), якщо
у твердий розчин Mg–C вводити Ni [2]. Водночас, елементи системи Mg–Ni
змінюють електричні та оптичні властивості кристалів у залежності від їх
вмісту [3], що знаходить своє практичне застосування, зокрема, в електронній
апаратурі, в оптичних фільтрах і приладах вимірювання потужності поглину-
того випромінювання [4].
Дифракція зворотно розсіяних електронів (метод Кікучі) є ефективним
методом визначення локального деформаційного стану як монокристалічних
матеріалів, так і полікристалічних плівок та багатошарових структур [5]. Ме-
тод має високу просторову роздільну здатність та локальність, завдячуючи
використанню новітніх CCD-детекторів [5].
Методами, що базуються на визначенні розподілу інтенсивності смуг Кі-
кучі [6] і зміщенні осей зон [7], отримують інформацію про зміну міжпло-
щинних відстаней у певних кристалографічних напрямках. Це дає змогу ви-
значати окремі компоненти тензора деформацій. Зазвичай для цього викорис-
товують методи крос-кореляції зображень [8]. В даній роботі запропоновано
новий альтернативний спосіб знаходження всіх компонент тензора деформа-
© І. М. ФОДЧУК, М. Д. БОРЧА, В. Ю. ХОМЕНКО, С. В. БАЛОВСЯК, В. М. ТКАЧ, О. О. СТАЦЕНКО, 2016
www.ism.kiev.ua/stm 68
цій, який визначається зміщенням осей зон (перетини смуг Кікучі), а також
аналізом змін розподілів інтенсивності окремих смуг.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ РЕЗУЛЬТАТИ
Об’єктом дослідження є кристали синтетичного алмазу, отриманого мето-
дом температурного градієнта в системі Fe–Al–C при високому (~ 6 ГПа)
статичному тиску і високій (~ 1700 К) температурі, час росту – ~ 48 год. Як
підкладку використовували алмаз системи Ni–Mn–C (поверхня (100)). Карти-
ни Кікучі отримано від різних областей зразка за допомогою скануючого
растрового електронного мікроскопа EVO-50 фірми “Carl Zeiss” (Німеччина)
з використанням CCD-детектора. Кут падіння пучка електронів діаметром
~ 40 нм на поверхню кристала становив 70°.
Положення кожної зі смуг Кікучі визначали за допомогою стандартного
програмного забезпечення, отримуючи при цьому інформацію про кристало-
графічну орієнтацію осей зон (точка виходу осі зони на площину зображення,
що відповідає перетину смуг Кікучі) [9]. Окрім стандартного програмного
забезпечення використовували також розроблену авторами програму, яка дає
змогу:
– отримувати профілі розподілу інтенсивності у перерізах смуг Кікучі [10,
11];
– порівнювати координати осей зон на картинах Кікучі від кожної області
з координати від еталонної і визначати їх зміщення [10, 12];
– розраховувати міжплощинні відстані у різних кристалографічних на-
прямках для кожної з областей [7, 10, 11];
– визначати локальні компоненти тензора деформацій [9, 11].
РОЗРАХУНОК КОМПОНЕНТ ТЕНЗОРА ДЕФОРМАЦІЙ
Відомо, що перехід від системи координат XYZ для недеформованої крис-
талічної комірки до системи координат X'Y'Z' деформованої кристалічної
комірки визначається співвідношенням [13]
+
=
Z
Y
X
eee
eee
eee
Z'
Y'
X'
zzzyzx
yzyyyx
xzxyxx
000
010
001
(1)
або ж у матричному вигляді
AIMA )(' += ,
де М – матриця градієнта зміщень, яка може бути розбита на симетричну та
антисиметричну частину (тензор деформацій та тензор ротацій відповідно),
I – одинична матриця.
Внаслідок деформації локальна область кристала, яка визначається векто-
ром r, зміститься на вектор Q в нове положення r′. При цьому на екрані CCD-
детектора вектор зсуву Q проектується у вектор q (рис. 1). Останній є кількіс-
ною характеристикою, яка визначається з картин Кікучі, тобто, є зміщенням
осей зон відносно положення, яке вони займатимуть на картині Кікучі від ета-
лонної області зразка, або ж відстанями між двома осями зон. Саме це викори-
стано для знаходження тензора деформацій у локальних ділянках зразка.
З рис. 1 випливає, що
q = Q – λr, (2)
де λ – постійна проектування, яка залежить від умов експерименту. Рівняння
(1) з врахуванням (2) після простих математичних перетворень має вигляд
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2016, № 4 69
,
;
;
zzeyexeq
yzeyexeq
xzeyexeq
zzzyzxz
yzyyyxy
xzxyxxx
λ−++=
λ−++=
λ−++=
(3)
де x, y, z – координати вектора r; eij – відповідні компоненти тензора дефор-
мацій.
Рис. 1. Схематичне зображення зміщення довільного вектору r в кристалі та проекція його
зміщення на картині Кікучі.
Загальний тензор деформацій містить ротаційні і деформаційні компонен-
ти та може бути розділений на симетричну і антисиметричну частини. Симе-
трична частина описує нормальні компоненти деформації. Антисиметрична
частина є тензором ротацій і відповідає за поворот кристала. За рівності нулю
тензора ротацій система рівнянь (3) з вилученням постійної проектування λ
спрощується до наступного вигляду [8]:
].)([
];)([
22
22
zyzxxzxyzzxxzy
xyzxyzyxzzxxzx
xzxzyxxyxqzq
yxyzxzyzyqzq
ε−ε−ε+ε+ε−ε=−
ε−ε−ε+ε+ε−ε=−
(4)
Система (4) містить вісім рівнянь та дев’ять невідомих, тобто одна з компо-
нент тензора деформацій є невизначеною. Для розв’язку системи (4) необхідно
провести чотири незалежних вимірювання зміщень qx і qy (рис. 2). В стандарт-
них крос-кореляційних методах для вибраної локальної області зразка з карти-
ни Кікучі визначаються лише два зміщення осей зон [8]. Отже, в стандартних
підходах для визначення всіх компонент тензора деформацій необхідний аналіз
значної кількості картин Кікучі, отриманих від сусідніх локальних областей.
Запропонована авторами експресний спосіб не потребує аналізу картин від
сусідніх областей, а базується на аналізі зміщень чотирьох осей зон на одній
картині Кікучі, які також є проекціями qx і qy. Для однозначності розв’язку
задачі можуть бути застосовані різні підходи. Один з них полягає в тому, що
діагональну компоненту тензора, наприклад εxx, можна визначати з аналізу змін
у розподілах інтенсивності окремих смуг на картині Кікучі. У цьому випадку
всі компоненти тензора деформацій розраховуються в стандартній кристалог-
рафічній системі координат – [100], [010], [001].
Точне визначення місцеположення осей зон є складною і неоднозначною
задачею, оскільки фрагмент зображення навколо вузла перетину смуг Кікучі
(див. рис. 2) не має чіткого максимуму і в розподілі інтенсивності навколо
вузла відсутня симетрія. Тому було використано методику визначення коор-
динат виходу кожної з осей зон на картині Кікучі, яка запропонована і апро-
www.ism.kiev.ua/stm 70
бована авторами в [10]. У більшості випадків як референтну (еталонну) об-
ласть в кристалі вибирають найбільш досконалу [6]. Визначення ступеню
кореляції між фрагментами картини, які відповідають виходу осей зон для
еталону та досліджуваної області зразка, дає не лише інформацію про лока-
льні деформації у кристалі, але й усуває локальні спотворення областей ви-
ходу осей зон, зумовлені умовами експерименту. Для реалізації кореляційно-
го методу обробки експериментальних зображень розроблено програмне
забезпечення в середовищі Delphi [10], яке в цифровому форматі обробляє
картини Кікучі від еталонної та досліджуваної області зразка. Координати
точних положень осей зон знаходяться з умови мінімізації ядра кореляції з
точністю до сотої долі пікселя. Така точність забезпечується саме кореляцій-
ною складовою методу [6]. З використанням зазначеного програмного забез-
печення проведено аналіз розподілів інтенсивності смуг і місцеположення
осей зон на картинах Кікучі для 16 локальних областей досліджуваного крис-
тала алмазу. Аналіз показав, що картина Кікучі, отримана для п’ятої локаль-
ної області, відповідає найбільш досконалій області кристала, і яка, для на-
шого випадку, може бути вибрана за еталонну (рис. 2). Це дало змогу визна-
чити зміщення відповідних вузлів для інших локальних областей відносно
еталонної і за допомогою чисельного розв’язку системи рівнянь (4) знайти у
кожній з них п’ять компонент (всі, крім εxx) симетричного тензора деформа-
цій. Водночас, діагональна компонента εxx визначається з аналізу зміни про-
філю інтенсивності для окремих смуг на картині Кікучі [7]. Таким чином,
отримаємо всі шість (дев’ять) компонент тензора деформацій для кожної
локальної області кристала.
а б
Рис. 2. Картини Кікучі, отримані для двох сусідніх областей кристала (білі кружечки –
вихід осей зон кристала на площину зображення, довжина відрізків, що їх з’єднують,
визначається відповідними міжплощинними віддалями, які утворюють замкнутий контур):
еталонна (а) і досліджувана (б) області; на б показано розбіжність контурів від вказаних
областей (білий контур відповідає еталонній області).
ХАРАКТЕРИСТИЧНІ ПОВЕРХНІ ТА ЕЛІПСОЇДИ ДЕФОРМАЦІЙ
Для геометричної інтерпретації головних напрямів та значень симетрич-
ного тензора другого рангу, зокрема тензора деформацій εij, використовуєть-
ся поняття характеристичної поверхні Коші, яка є алгебраїчною гіперповерх-
нею другого порядку з центром в початку декартової системи координат [12]:
const),( =τ=τ=τ= ji
ijj
ii
jji
ij xxxxxxxxf . (5)
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2016, № 4 71
Якщо привести тензор деформацій εij до головних осей, тобто до
діагонального вигляду, то рівняння (5) буде мати вигляд
const,)()()( 222 =γ+γ+γ zyx zyx (6)
де γx, γy, γz – значення компонент діагоналізованого тензора деформацій; const
– деяка постійна величина, яка відповідає за масштабування (довільна).
Для побудови характеристичних поверхонь (рис. 3) тензора деформацій
для кожної локальної області кристала (рис. 4) використано стандартне про-
грамне забезпечення Maple17 (Mapplesoft).
Рис. 3. Характеристичні поверхні тензора деформацій εij для локальних областей зразка
синтетичного алмазу (для областей 2, 3, 8, 12, 13, 15 характеристичні поверхні такі, як для
області 1 і відрізняються лише за значенням деформації; характеристична поверхня для
області 9 така сама, як для 4, а області 7 – як для 6).
Побудова характеристичної поверхні еліпсоїда деформацій у представ-
ленні одиничної сфери несе інформацію про орієнтаційні особливості компо-
нент деформацій. Це дає можливість наглядно зіставити діючі в тій чи іншій
ділянці деформації. Для побудови використано співвідношення
1
)1()1()1( 2
2
2
2
2
2
=
ε+
′
+
ε+
′
+
ε+
′
zyx
zyx
, (7)
де x′, y′, z′ – координати, що характеризують положення тіла після деформа-
ції; εz, εz, εz – головні компоненти тензора деформації (в приведених осях εxx =
εx, εyy = εy, εzz = εz).
Отримані характеристичні поверхні еліпсоїдів деформацій на катодо-
люмінесцентній топограмі (рис. 4) візуалізують анізотропію значень голов-
них компонент деформацій у досліджуваних локальних областях зразка.
Найбільш деформованими областями для досліджуваного зразка є область
17 за компонентою εzz = –19·10–3; область 11 – за εxy= –17·10–3, область 16 – за
εyy= 25·10–3. Області 1–7 за компонентою εxx – додатні, області 8–11 –
від’ємні, що свідчить про зміну характеру деформаційного поля між облас-
тями 7 та 8. Область 16, яка знаходиться між областями 15 та 17, найбільш
стиснута в напрямку [010], що свідчить про наявність значних деформацій та
вплив сусідніх областей, які мають різні та протилежні за знаками компонен-
ти тензора деформацій. При цьому для компоненти εzz вздовж осі [001] для
www.ism.kiev.ua/stm 72
областей 1–14 спостерігається періодична зміна значень за знаком. Всі зсувні
компоненти εyz і εxz для досліджених областей виявилися практично однако-
вими, додатними і малими – ~ 10–5, що свідчить про відсутність помітних
зсувних деформацій (ротацій) у відповідних кристалографічних напрямках.
Рис. 4. Катодолюмінесцентна топограма досліджуваного зразка синтетичного алмазу,
показано положення локальних областей, від яких отримано картини Кікучі та побудовано
відповідні характеристичні поверхні еліпсоїдів деформації.
ВИСНОВКИ
Запропоновано методику визначення всіх компонент тензора деформацій з
аналізу розподілів інтенсивності відбитих електронів з однієї картини Кікучі.
Для визначення п’яти компонент симетричного тензора деформацій
проаналізовано значення зміщень осей зон відносно їх положень на еталонній
картині Кікучі від найбільш досконалої ділянки кристала. Діагональну ком-
поненту (наприклад, εxx) визначали з аналізу змін розподілу інтенсивності для
окремих смуг на картині Кікучі.
Досліджено деформаційний стан локальних ділянок кристала синтетично-
го алмазу, отриманого методом температурного градієнта у системі Fe–Al–C
методом нарощування на монокристал алмазу, синтезованого у системі Ni–
Mn–C. З використанням комплексного аналізу картин Кікучі (визначення
положення осей зон, аналізу профілів інтенсивності смуг Кікучі) знайдено
значення компонент деформацій та побудовано характеристичні поверхні
еліпсоїдів деформацій в локальних областях кристала синтетичного алмазу.
Показано, що всі досліджувані області мають приблизно рівні значення зсув-
них компонент εxz і εyz, що свідчить про відсутність ротацій у заданих
кристалографічних напрямках, в той час як інші компоненти мали значні
варіації. Найбільш деформованою областю в напрямку [001] є область 17
(εzz = –19·10–3), в напрямку [010] – область 16 (εyy = 25·10–3). За наявності ета-
лонного зразка даний підхід дозволить підвищити точність визначення ком-
понент тензора деформацій.
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2016, № 4 73
Предложен способ определения компонент тензора деформаций по ана-
лизу распределений интенсивности обратно рассеянных электронов на картинах Кикучи.
Исследовано деформационное состояние локальных участков кристалла искусственного
алмаза, полученного методом температурного градиента в системе Fe–Al–C наращивани-
ем на монокристалл алмаза, синтезированного в системе Ni–Mn–C. Построено характери-
стические поверхности тензоров и эллипсоиды деформаций, проанализированы особенно-
сти их распределения по кристаллу. Диагональные компоненты тензора определяли по
изменению распределений интенсивности отдельных полос, другие компоненты – по сме-
щению осей зон относительно их положений на эталонной картине Кикучи.
Ключевые слова: алмаз, алмазные пленки, тензометрия, метод Кикучи.
The authors put forward a procedure of determination of strain tensor com-
ponents through the analysis of distribution of intensity of back-scattered electrons in Kikuchi
patterns. The strain state has been studied in local areas of a synthetic diamond crystal produced
by the temperature gradient method in the Fe–Al–C system through growing onto a diamond
single crystal synthesized in the Ni–Mn–C system. Characteristic surfaces of the strain tensors
and strain ellipsoids have been plotted; special features of strain distribution in the crystal have
been analyzed. Diagonal tensor components have been determined from the changes of distribu-
tions of intensity of individual bands, the other components have been found from the displace-
ments of axes of zones relative to their positions in the standard Kikuchi pattern.
Ключевые слова: diamond, diamond films, strain gauging, Kikuchi method.
1. Новиков Н. В., Кочержинский Ю. А., Шульман Л. А. Физические свойства алмаза:
Справ. – К.: Наук. думка, 1987. – 188 с.
2. Шульженко А. А., Игнатьева И. Ю., Белявина Н. Н., Белоусов И. С. Диаграмма
состояния системы магний–углерод при давлении 7,7 ГПа // Сверхтв. материалы. –
1988. – № 6. – С. 3–5.
3. Sideris Jr A. J., Bobrovnitchii G. S., Skury A. L. D. Some properties of diamonds synthesized
in the new Mg–N–C system // High Pressure Res. – 2009. – 29, N 4. – P. 618–624.
4. Thonke K. The bor on acceptorin diamond // Semicond. Sci. Tech. – 2003. – 18. – P. S20–
S26.
5. Schwartz A. J,. Kumar M., Adams B., Fild D. Electron Backscatter Diffraction in Materials
Science / Edition 2. – NewYork, Boston, Dordrech, London, Moscow: Kluwer Aca-
demic/Plenum Publisers, 2009. – 406 p.
6. Борча М. Д., Баловсяк С. В., Фодчук И. М. и др. Локальные деформации в кристаллах
алмаза, определенные с помощью Фурье-преобразования картин Кикучи // Сверхтв.
материалы. – 2013. – № 5. – С. 39–48.
7. Fodchuk I. M. Balovsyak S. V., Borcha M. D. et al. Determination of structural homogeneity
of synthetic diamonds with analysis of intensity distribution of Kikuchi lines // Semicond.
Phys. Quantum Electron. Optoelectron. – 2010. – 13, N 1. – P. 262–267.
8. Dingley D. J., Wilkinson A. J., Meaden G., Karamched P. S. Elastic strain tensor measure-
ment using electron backscatter diffraction in the SEM // J. Electron Microsc. – 2010. – 59. –
P. S155–S163.
9. Wilkinson A., Britton B. Strains, planes, and EBSD in materials science – Review article //
Mater. Today. – 2012. – 15, N 9. – P. 366–376.
10. Борча М. Д., Баловсяк С. В., Гарабажив Я. Д. и др. Определение структурной одно-
родности искусственных алмазов методом Кикучи-дифракции // Металлофизика и но-
вейшие технологии. – 2009. – 31, № 2. – C. 911–925.
11. Борча М. Д., Баловсяк С. В., Фодчук И. М. и др. Распределение локальных деформаций
в кристаллах алмаза по данным анализа профилей интенсивности линий Кикучи //
Сверхтв. материалы. – 2013. – № 4. – С. 34–42.
12. Горшков А. Г., Рабинский Л. Н., Тарлаковский Д. В. Основы тензорного анализа и
механика сплошной среды. – М.: Наука, 2000. – 214 с.
13. Димитриенко Ю. И. Нелинейная механика сплошной среды. – М.: Физматлит, 2010. –
624 с.
Надійшла 09.11.15
<<
/ASCII85EncodePages false
/AllowTransparency false
/AutoPositionEPSFiles true
/AutoRotatePages /None
/Binding /Left
/CalGrayProfile (Dot Gain 20%)
/CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1)
/CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2)
/sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1)
/CannotEmbedFontPolicy /Warning
/CompatibilityLevel 1.4
/CompressObjects /Off
/CompressPages true
/ConvertImagesToIndexed true
/PassThroughJPEGImages true
/CreateJobTicket false
/DefaultRenderingIntent /Default
/DetectBlends true
/DetectCurves 0.1000
/ColorConversionStrategy /LeaveColorUnchanged
/DoThumbnails true
/EmbedAllFonts true
/EmbedOpenType false
/ParseICCProfilesInComments true
/EmbedJobOptions true
/DSCReportingLevel 0
/EmitDSCWarnings false
/EndPage -1
/ImageMemory 1048576
/LockDistillerParams true
/MaxSubsetPct 100
/Optimize false
/OPM 1
/ParseDSCComments true
/ParseDSCCommentsForDocInfo true
/PreserveCopyPage true
/PreserveDICMYKValues true
/PreserveEPSInfo true
/PreserveFlatness true
/PreserveHalftoneInfo false
/PreserveOPIComments false
/PreserveOverprintSettings true
/StartPage 1
/SubsetFonts true
/TransferFunctionInfo /Remove
/UCRandBGInfo /Preserve
/UsePrologue false
/ColorSettingsFile ()
/AlwaysEmbed [ true
]
/NeverEmbed [ true
]
/AntiAliasColorImages false
/CropColorImages true
/ColorImageMinResolution 300
/ColorImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleColorImages false
/ColorImageDownsampleType /Bicubic
/ColorImageResolution 300
/ColorImageDepth 8
/ColorImageMinDownsampleDepth 1
/ColorImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeColorImages true
/ColorImageFilter /FlateEncode
/AutoFilterColorImages false
/ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG
/ColorACSImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/ColorImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/JPEG2000ColorACSImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/JPEG2000ColorImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/AntiAliasGrayImages false
/CropGrayImages true
/GrayImageMinResolution 300
/GrayImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleGrayImages false
/GrayImageDownsampleType /Bicubic
/GrayImageResolution 300
/GrayImageDepth 8
/GrayImageMinDownsampleDepth 2
/GrayImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeGrayImages true
/GrayImageFilter /FlateEncode
/AutoFilterGrayImages false
/GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG
/GrayACSImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/GrayImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/JPEG2000GrayACSImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/JPEG2000GrayImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/AntiAliasMonoImages false
/CropMonoImages true
/MonoImageMinResolution 1200
/MonoImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleMonoImages false
/MonoImageDownsampleType /Bicubic
/MonoImageResolution 1200
/MonoImageDepth -1
/MonoImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeMonoImages true
/MonoImageFilter /CCITTFaxEncode
/MonoImageDict <<
/K -1
>>
/AllowPSXObjects false
/CheckCompliance [
/None
]
/PDFX1aCheck false
/PDFX3Check false
/PDFXCompliantPDFOnly false
/PDFXNoTrimBoxError true
/PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
]
/PDFXSetBleedBoxToMediaBox true
/PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
]
/PDFXOutputIntentProfile (None)
/PDFXOutputConditionIdentifier ()
/PDFXOutputCondition ()
/PDFXRegistryName ()
/PDFXTrapped /False
/CreateJDFFile false
/Description <<
/CHS <FEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000500044004600206587686353ef901a8fc7684c976262535370673a548c002000700072006f006f00660065007200208fdb884c9ad88d2891cf62535370300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002>
/CHT <FEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef653ef5728684c9762537088686a5f548c002000700072006f006f00660065007200204e0a73725f979ad854c18cea7684521753706548679c300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002>
/DAN <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>
/DEU <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>
/ESP <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>
/FRA <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>
/ITA <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>
/JPN <FEFF9ad854c18cea51fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e30593002537052376642306e753b8cea3092670059279650306b4fdd306430533068304c3067304d307e3059300230c730b930af30c830c330d730d730ea30f330bf3067306e53705237307e305f306f30d730eb30fc30d57528306b9069305730663044307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e30593002>
/KOR <FEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020b370c2a4d06cd0d10020d504b9b0d1300020bc0f0020ad50c815ae30c5d0c11c0020ace0d488c9c8b85c0020c778c1c4d560002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002e>
/NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken voor kwaliteitsafdrukken op desktopprinters en proofers. De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 5.0 en hoger.)
/NOR <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>
/PTB <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>
/SUO <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>
/SVE <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>
/ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers. Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 5.0 and later.)
/RUS ()
>>
/Namespace [
(Adobe)
(Common)
(1.0)
]
/OtherNamespaces [
<<
/AsReaderSpreads false
/CropImagesToFrames true
/ErrorControl /WarnAndContinue
/FlattenerIgnoreSpreadOverrides false
/IncludeGuidesGrids false
/IncludeNonPrinting false
/IncludeSlug false
/Namespace [
(Adobe)
(InDesign)
(4.0)
]
/OmitPlacedBitmaps false
/OmitPlacedEPS false
/OmitPlacedPDF false
/SimulateOverprint /Legacy
>>
<<
/AddBleedMarks false
/AddColorBars false
/AddCropMarks false
/AddPageInfo false
/AddRegMarks false
/ConvertColors /NoConversion
/DestinationProfileName ()
/DestinationProfileSelector /NA
/Downsample16BitImages true
/FlattenerPreset <<
/PresetSelector /MediumResolution
>>
/FormElements false
/GenerateStructure true
/IncludeBookmarks false
/IncludeHyperlinks false
/IncludeInteractive false
/IncludeLayers false
/IncludeProfiles true
/MultimediaHandling /UseObjectSettings
/Namespace [
(Adobe)
(CreativeSuite)
(2.0)
]
/PDFXOutputIntentProfileSelector /NA
/PreserveEditing true
/UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged
/UntaggedRGBHandling /LeaveUntagged
/UseDocumentBleed false
>>
]
>> setdistillerparams
<<
/HWResolution [2400 2400]
/PageSize [612.000 792.000]
>> setpagedevice
|