Дислокации

Так как дислокация — это граница области незавершенного сдвига или нарушение правильности структуры вдоль некоторой линии, то она не может оборваться внутри кристалла, а должна либо выходить на поверхность кристалла, либо разветвляться на другие дислокации, либо образовывать внутри кристалла замкнутую петлю. Пластическая деформация кристалла обусловлена движением дислокации. При движении (скольжении) дислокаций, связанном с пластической деформацией кристалла, скольжение дислокации и пластическая деформация происходят без переноса массы. При пластической деформации дислокации интенсивно «размножаются», обусловливая дальнейшую деформацию, которая сопровождается так называемым. деформационным упрочнением. Дислокации влияют также на электрические и оптические свойства кристаллов.

Плотность дислокаций — N_d— это техническая характеристика качества кристаллов.

Согласно строгому определению, плотность дислокаций — это суммарная протяженность линий дислокаций в единице объема кристалла, т. е. см/см³. Однако с достаточной точностью установлено, что плотность дислокаций равна числу линий дислокаций, пересекающих единицу поверхности кристалла. Именно таким образом ее измеряют — по количеству дислокаций, пересекающих площадку в 1 см^2, т. е. всм^-2.

Большинство методов экспериментального наблюдения дислокаций основаны не на выявлении самой линии дислокации, что практически трудноосуществимо, а на регистрации напряжений или искажений в решетке, обусловленных дислокацией.

- Метод избирательного химического травления — в местах выхода дислокаций на поверхность кристалла вблизи дислокации за счет искажения решетки кристалла скорость химического травления отличается от скорости травления матрицы кристалла и на поверхности образуются так называемые фигуры травления, как правило, «ямки» или «бугорки». Расположение и число фигур травления характеризует дислокационную структуру кристалла.

- Метод фотоупругости — собственные поля напряжений дислокаций, складываясь, создают заметные напряжения внутри кристалла, которые можно наблюдать благодаря пьезооптическому эффекту (фотоупругости). Этот метод особенно удобен для наблюдения дислокаций в кубических кристаллах, которые в ненапряженном состоянии оптически изотропны. Поле напряжений дислокаций в них регистрируется по возникающему двойному лучепреломлению.

- Рентгеновский структурный анализ — один из основных методов — метод рентгеновской топографии. Дает возможность исследовать толстые и достаточно большие образцы. В этом методе используется брэгговское рентгеновское отражение, а дифракционный контраст получается из-за того, что локальная деформация решетки, связанная с дефектом, изменяет условия отражения и рассеяния рентгеновских лучей. Интенсивность дифрагированного рентгеновского пучка вблизи дефекта уменьшается, вследствие чего дефект виден как темная линия на общем светлом фоне

- Рентгеновская дифракционная топография, как правило, имеет дело с кристаллами, в которых плотность дефектов не превышает 10³—10⁴ на 1 см². Это связано с тем, что увеличение в методах рентгеновской топографии практически равно единице, а ширина дифракционного изображения, и, следовательно, разрешение, например, для дислокаций, составляет величину порядка нескольких микрон. Поэтому при большой величине плотности дислокаций их изображения начинают перекрываться и, следовательно, теряется возможность исследовать характеристики отдельных дефектов. С другой стороны, именно отсутствие заметного увеличения в методах рентгеновской топографии имеет определенное преимущество по сравнению с другими методами. Оно состоит в возможности получения картин распределения дислокаций по значительной площади кристалла. Современные топографические камеры позволяют получать топограммы с кристаллов, имеющих диаметр до 150 мм.

- Электронная микроскопия— метод наблюдения дислокаций с помощью электронного микроскопа. Он основан на эффекте дислокационного контраста, возникающего из-за взаимодействия электронного пучка со смещенными атомами в поле напряжений вокруг дислокации. Вследствие интерференции между проходящими и дифрагированными электронными пучками в электронном микроскопе удается увидеть изображение линий дислокаций, дислокационных рядов и стенок.