<<
>>

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель исследований и задачи, решаемые в работе. Показаны научная новизна и практическая значимость полученных результатов, описаны методология и методы исследования.

Представлены основные научные положения, выносимые на защиту. Приведены сведения об апробации работы, публикациях по теме диссертации, личном вкладе автора и объеме работы.

В первой главе (обзорной) рассмотрены типы дефектов структуры кристаллической решетки, механизмы их возникновения, а так же способы обнаружения. Проанализированы известные экспериментальные и теоретические данные о связи между дефектами структуры и оптическими неоднородностями в кристаллах, и их влиянии на коэффициенты пропускания, поглощения и рассеяния света. Рассмотрен эффект возникновения максимумов в индикатрисах отраженного и рассеянного света, вызванный геометрией поверхности монокристаллических элементов.

Подробно рассмотрены известные оптические аномалии в монокристаллах германия и парателлурита, которые являлись объектами исследований в экспериментальной части диссертационной работы, а также существующие методы их обнаружения и анализа, такие как химическое травление, интерферометрические исследования, просвечивание в расходящихся и плоскопараллельных поляризованных пучках света и др.

Общий анализ литературы позволяет сделать следующие выводы:

• Дефекты структуры кристаллов всех размерностей - вакансии, примесные атомы, дислокации, малоугловые границы, макроскопические включения посторонних фаз, а также сама поверхность кристалла - приводят к соответствующим ОА (оптическим аномалиям) кристаллов.

• ОА, заметно искажающие оптическую индикатрису кристаллов, могут относиться к различным размерным уровням - от нескольких

мкм (газовые пузырьки, локальные вариации показателей преломления) до десятков см (свили, аномальная двуосность).

• В выбранном в качестве одного из модельных веществ - в кристаллах германия - основными ОА являются вариации показателей преломления, неравномерность поглощения и рассеяния излучения в объёме кристалла. В одноосных кристаллах парателлурита, выбранных в качестве второго модельного вещества ОА - это вариации показателей преломления, свили, аномальная двуосность.

• Наиболее чувствительными методами исследования оптических аномалий в кристаллах обоих веществ являются интерференционные методы, в случае парателлурита - метод лазерной коноскопии.

• При изучении наиболее грубых структурных и оптических неоднородностей в кристаллах германия и парателлурита возможно применение тепловизионной аппаратуры, дающей изображения неравномерно нагретых объема материала.

Во второй главе представлены математические модели,

разработанные в рамках выполнения исследований.

Модель на основе представлений геометрической оптики, предназначенная для анализа влияния шероховатости поверхности и особенностей её геометрии на индикатрисы отражения и рассеяния света, базируется на представлении света в виде лучей, взаимодействующих с границей раздела согласно законам геометрической оптики. Эффект интерференции не рассматривался, его невысокая вероятность может быть объяснена на основе представленной схемы распространения лучей на рисунке 1.

Рис.1. К рассмотрению возможной интерференции между двумя лучами 1'и 2', отраженными от двух микроплощадок, расположен­ных на большом расстоянии I fдруг от друга. А и В - точки падения исходных лучей 1 и 2; і- угол падения луча 1 на первую микроплощадку, і'= і - угол падения луча 2 на вторую микроповерхность; Ra и Sa- параметры шероховатости

9

При разработке модели влияния шероховатости поверхности на индикатрисы отражения и рассеяния света моделирование поверхности производится по принципу ломаной кривой, но, благодаря масштабированию (точки перелома возможно позиционировать с точностью до 1 нм), данное приближение не вносит серьёзных ошибок в расчеты, замкнутая кривая образует область с собственными коэффициентом преломления и коэффициентом экстинкции.

Моделирование светового потока является рекурсивной задачей геометрического двухмерного луча.

В модели присутствуют два типа представления светового потока. Параллельный пучок реализован как совокупность лучей с вертикальным начальным направлением. При расходящемся пучке лучи распространяются от симулированного точечного источника, расположенного на заданном расстоянии от модели кристалла. Количество лучей в потоке задаётся в настройках программы с максимальной плотностью 10 лучей на 1 нм. Каждый из лучей проверяется на пересечение с поверхностью и, если такое пересечение имеется, рассчитывается угол отражения и преломления в заданной точке пересечения и получается два новых луча с началом уже в этой точке. Для вновь полученных лучей операция повторяется.

Луч хранит информацию о своей интенсивности, коэффициенте преломления и коэффициенте экстинкции среды, в которой он был, и в которой он распространяется сейчас. Это необходимо для идентификации лучей. Как только луч покинет смоделированную область (отразится в сторону и больше ни с чем не пересечётся), он добавляется его в список лучей, покинувших область, запоминая при этом угол и интенсивность ушедшего луча. Из ушедших лучей строится индикатриса рассеяния (рис.2).

Рис.2. Оптические индикатрисы, полученные в результате моделирования

При моделирования процесса взаимодействия света с ОА внутри кристалла наиболее оптимальным является фотонная модель светового пучка, в которой следует учитывать все возможные варианты взаимодействия: 1) распространение без рассеяния и поглощение; 2) прохождение через кристалл без рассеяния; 3) отражение от входной поверхности кристалла строго в обратном направлении; 4) проникновение в кристалл, рассеяние и вылет через боковую поверхность; 5) проникновение в кристалл, отражение от выходной поверхности назад и вылет из кристалла без изменения направления; 6) проникновение в кристалл, рассеяние и вылет из кристалла; 7) отражение от неровности микрорельефа входной поверхности с изменением направления (диффузное рассеяние).

Моделируемый образец разбивается на малые объемы (ячейки), которые случайным образом индексируются типом рассеивающей ОА или её отсутствием согласно концентрации заданной через параметры.

В используемой в работе модели считается, что индикатриса рассеяния P(θ) может иметь, в зависимости от вида рассеивающей неоднородности, следующий вид:

• Круговая индикатриса. Соответствует рассеянию на самых мелких неоднородностях (а « λ), например, на примесных центрах.

• Рэлеевская индикатриса. Соответствует рассеянию на более крупных, но также малых по сравнению с длиной волны неоднородностях (а

<< | >>
Источник: Третьяков Сергей Андреевич. ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ СТРУКТУРЫ И МИКРОРЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТЕЙ НА ОПТИЧЕСКУЮ ОДНОРОДНОСТЬ МОНОКРИСТАЛЛОВ. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Тверь - 2019. 2019

Еще по теме СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

  1. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
  2. Основное содержание работы отражено в следующих публикациях автора:
  3. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих печатных работах
  4. СОДЕРЖАНИЕ
  5. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  6. Ход и результаты опытно-экспериментальной работы
  7. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
  8. 1. Содержание (функции) государственного управления
  9. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
  10. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  11. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  12. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ