ОТ РЕДАКТОРА РУССКОГО ПЕРЕВОДА
Книга молодого индийского ученого А. Р. Варма представляет собой своеобразное и, по нашему мнению, весьма полезное пополнение появившейся в последние годы на русском языке переводной литературы по дислокациям. В отличие от монографий В. Т. Рида и А. X. Кот-трелла1), в которых дислокации рассмотрены главным образом в связи с механическими свойствами кристаллов, у Варма рассмотрение проведено в связи с процессами роста кристаллов. Теория дислокаций в том виде, в каком она дана в работах Рида и Коттрелла, в книге Варма не излагается, но в ней имеется удачный очерк теории роста кристаллов, охватывающий и вопросы связи с теорией дислокаций. Главное же содержание книги составляет анализ реальных дислокаций, выявленных путем детального оптического изучения поверхности кристаллов, и рассмотрение их связи с процессами ррста, особенностями структуры кристаллов и появлением политипных форм. Около четверти книги занято описанием методики оптических исследований, особенно фазовоконтрастного метода и многолучевой интерферометрии.
В книгу в качестве приложения включен перевод двух более поздних статей А. Р. Варма (1956 и 1957 гг.) о дислокациях в кристаллах, любезно присланных для этой цели автором 2):. Это отчасти компенсирует несколько задержавшийся перевод книги. Мы поместили их без сокращений, несмотря на то, что их содержание частично перекрывается с материалом книги.
Морфологический и структурный подход к дислокациям и одновременно рассмотрение процессов образования кристаллов с точки зрения теории- дислокаций
') В. Т. Рид, Дислокации в кристаллах, Металлургиздат, 1957;
являются характерной чертой исследований Варма. Это направление весьма близко к работам, которые в течение ряда лет проводит в Институте кристаллографии Г. Г. Лем-млейн со своими учениками1).
Сводка наиболее важных советских и зарубежных работ по дислокациям, появившихся после выхода книги Варма, содержится в обзоре В. Л. Инденбома «Дислокации в кристаллах», Кристаллография, 3, № 1, 113 (1958).
Книга представляет интерес для физиков, химиков, металловедов, кристаллографов и минералогов, занимающихся вопросами роста, структуры и морфологии кристаллов и приложениями теории дислокаций.
ПРЕДИСЛОВИЕ С. ТОЛАНСКОГО
Я рад представленной мне возможности написать предисловие к книге д-ра Варма.
Процессы роста кристаллов весьма сложны и недостаточно изучены. По мере того как развивается и применяются более мощные методы исследования, становится все очевиднее, что всестороннее и детальное' объяснение роста кристаллов является грандиозной задачей все еще ожидающей решения.
Первоначально кристаллографы были очаров.аны ка_ жущимся совершенством кристаллов. Они называли их формы совершенными по симметрии, предполагая что углы между гранями точно повторяются на различных образцах и что многие кристаллы имеют чрезвычайно плоские поверхности. Но теперь наши современные методы разрушили эту иллюзию, и мы обнаружили что кристаллы крайне неправильны, содержат Массу несовершенств, микрофотографии кристаллов обнаруживаюти3у. мительное многообразие поверхностей и все эти явления трудно объяснимы вследствие противоречивости наблюдаемых фактов.
Среди многих новых методов исследования которые привели к этому состоянию, может быть, Наиболее важными являются рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, многолучевая интерферометрия и фазово-контрастная микроскопия. Д-р Варма как специалист в использовании последних двух методов получил с их помощью удивительные и важные для теории роста кристаллов экспериментальные данные. Теория дислокаций развитая Франком и его сотрудниками, получила наиболее эффективное и решающее подтверждение в блестящих оптических и интерферометрических исследованиях проведенных д-ром Варма главным образом на капбиде кремния. F
Описание и обсуждение этих экспериментов составляет существенную часть настоящей книги. Приятно
ОГЛАВЛЕНИЕ
От редактора русскогопер е"в ода........ 5
Предисловие С. Толанского . . . ч......... 7
Предисловие автора ................. 9
Глава 1. ВВОДНЫЙ ОБЗОР ............... 13
Введение....................... 13
Виды роста...................... 15
Теория роста кристаллов ............... 16
Концепция минимума общей поверхностной свободной
энергии....................... 18
Глава 2. АТОМНАЯ ТЕОРИЯ РОСТА СОВЕРШЕННЫХ
КРИСТАЛЛОВ................. 22
Плотно упакованные плоскости............ 22
Равновесная структура поверхности кристалла ..... 23
Концентрация изломов в ступеньке .......... 25
Миграция адсорбированных молекул по поверхности . . 26
Скорость движения прямой ступеньки......... '28
Поверхностное зарождение ..'............ 31
Резюме ........................ 35
Глава 3. ДИСЛОКАЦИИ И РОСТ НЕСОВЕРШЕННЫХ
КРИСТАЛЛОВ . . /.............. 37
Дислокация...................... 37
Краевые дислокации.................. 39
Винтовые дислокации..........,....... 40 jj
Роль винтовых дислокаций при росте кристалла. Спиральный рост...................... 44
Глава 4. СОВРЕМЕННАЯ ТЕХНИКА ОПТИЧЕСКОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ............... 47
Трудности наблюдения................. 47
Экспериментальная техника .............. 48
Техника серебрения .................. 49
Диэлектрические многослойные пленки......... 51
Техника наблюдения.................. 54
Внефокальное наблюдение в светлом поле при освещении узким пучком............... 54
Декорирующие примеси на поверхности кристалла 55
Метод росы.................... 56
Фазовоконтрастная микроскопия и наблюдение в темном поле.................... 56
Описание фазовоконтрастной аппаратуры....... 60
Видимость деталей.................. 62
Фотографический метод................ 65
Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ . ... 66
Пирамиды роста и вицинальные грани......... 66
Рост слоями...................... 67
Эксперименты по диффузии.............. 68
Современные наблюдения спиралей роста....... 70
Глава 6. МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ КАРТИН
РОСТА..................... 76
Вводный обзор и классификация спиралей....... 76
Элементарные спирали................. 77
Форма спиралей.................. 77
Круговые спирали (77). Многоугольные спирали (79). Свойства фронтов роста и взаимодействие спиралей
роста...................... 81
Формы роста при двух винтовых дислокациях ... 83 Две винтовые дислокации одного и того же знака; явление кооперации (83). Две винтовые дислокации противоположного знака (86).
Формы роста для трех и большего числа дислокаций 88 Результирующие формы роста для очень большого
числа дислокаций и кривые пересечения..... 89
Общий случай (89). Частный случай: круговые
Статистические свойства; плотность дислокаций . . 92
Группы дислокаций; геометрические формы .... 93
Некоторые данные об условиях роста....... 94
Спирали, происходящие от укрупненных дислокаций . . 95 Ступеньки большой высоты и укрупненные дислокации ...................... 95
Расщепление ступенек............... 96
Дефектные поверхности.............. 98
Переплетенные спирали................ 102
Простые и групповые переплетенные спирали . . . 102
Глава 7. СТРУКТУРА КРИСТАЛЛОВ И ЕЕ ОТНОШЕНИЕ К ФОРМАМ РОСТА ПОВЕРХНОСТИ ... 104
Образование кристаллов карбида кремния.......104
Различные типы кристаллов карбида кремния и «политипизм» ........................105
Описание политипных форм............106
Обозначения Рэмсделла (106). Последовательность промежутков (107). Классическое АВС-обозначение (108). Укладка слоев. Символы Жданова и Набарро — Франка (НО). Обозначения Ягодзинского (113).
Объяснение картин роста...............ИЗ
Форма и высота ступенек; повторяющаяся еди-
110
ница......................110
Объяснение переплетения спиралей на кристаллах SiC (114).
Картины роста на йодиде кадмия............117
Кристаллическая "структура и картины роста кристаллов органических веществ с длинноцепочечными молекулами ........................I*'
Глава 8. ИЗМЕРЕНИЕ ВЫСОТЫ СТУПЕНЕК ИНТЕРФЕ-
РОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ.........122
Введение ....................... 1^
Оптимальные условия для многолучевой интерферометрии .......................I".
1 ПО
Использование полос Физо..............*•"*,
Два частных случая................13"
Круговые спирали (130). Многоугольные спирали с прямыми краями (133). •
Использование полос равного хроматического порядка . , 134
Внутренние интерференционные полосы........ 136
Видимость линий ступенек и использование многослойных пленок..................... 138
Метод тонких пленок................. 140
Световой профильный микроскоп........... 141
Результаты измерения высоты ступенек........ 142
Элементарные спирали роста с единичным вектором Бюр-
герса........................ 143
Кристаллы органических веществ с длинноцепочечными молекулами............ 143
Карбид кремния.................. 144
Политипная форма 6Н (144). Политипная форма 15R (145). Политипная форма 33R (145).
Берилл..................., . . 146
Гематит...................... 146
Другие кристаллы................. 147
Спирали роста, начинающиеся от больших дислокаций 147
Карбид кремния.................. 147
Йодид кадмия................... 148
Стеариновая кислота ............... 148
Другие кристаллы................. 149
Переплетенные спирали]................ 149
Г л а в а 9. ПОЛИТИПИЗМ, ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ДВИЖЕНИЕ ДИСЛОКАЦИЙ И НЕКОТОРЫЕ ДРУГИЕ
ВОПРОСЫ................... 150
Объяснение политипизма с помощью дислокаций .... 150
Источники дислокаций................. 151
Движение дислокаций................. 153
Ориентированные нарастания............. 160
Изоморфизм.................... 160
Ориентированное нарастание............ 160
Травление....................... 165
Дырки в кристаллах и полые дислокации....... 167
Заключение. Современное состояние экспериментальных
наблюдений..................... 171
Литература.................... 173
ПРИЛОЖЕНИЯ
I. Изучение структуры поверхности кристаллов цинковой обманки методом фазовоконтрастной микроскопии......183
Методика эксперимента................184
Результаты наблюдений................186
Полные винтовые дислокации и спирали роста.....188
Частичные дислокации и треугольники роста......190
Литература.......... ...........192
П. Дислокации в кристаллах карбида кремния. Изучение политипизма интерферометрическим и рентгеновским методами 194
Введение.......................194
Политипизм в кристаллах карбида кремния и ступеньки
спирального роста.................. 196
Дислокации с единичным вектором Бюргерса и фигуры
спирального роста..................196
Спирали роста с высотами ступенек, равными целому
или нецелому кратному вектора Бюргерса......198
Смешанные упорядоченные и неупорядоченные кристаллы
и согласное срастание различных политипных форм 200 Сложные фигуры роста и политипная форма с большим
периодом......................201
Обсуждение результатов................202
Происхождение политипизма. Теория Франка и замечания Ягодзинского (202). Положительные и отрицательные ромбоэдры (прямое и обратное положения) как результат присутствия дислокаций противоположного знака (206). Литература....................210
Цена: 150руб.
