<<
>>

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. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
  6. СОДЕРЖАНИЕ
  7. СОДЕРЖАНИЕ
  8. СОДЕРЖАНИЕ
  9. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
  10. Публикации, отражающие основное содержание диссертации
  11. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  12. Ход и результаты опытно-экспериментальной работы