3D картографирование обратного пространства методами электронной и рентгеновской дифракции в применении к исследованию эпитаксиальных гетероструктур.

Ведение поисковых экспериментов по созданию новых гетероструктур методом эпитаксии является интересным, но не всегда до конца предсказуемым процессом. В идеальном случае эпитаксиальная пленка вырастает на подложке в одной единственной заранее известной ориентации. Однако довольно часто при росте возникают неожиданные эпитаксиальные соотношения, вырастают новые малоизученные метастабильные фазы, появляются разно-ориентированные кристаллические решетки. Эффективным подходом, позволяющим разобраться в кристаллической структуре эпитаксиальных слоев, является применение трехмерного картографирования обратного пространства с помощью дифракционных методов. Помимо сведений о постоянных решетки, о пространственных группах и ориентациях, 3D картографирование позволяет также извлечь информацию о дефектной структуре эпитаксиальных слоев из распределения диффузной интенсивности вне узлов обратной решетки. 

С точки зрения  проведения измерений, трехмерное картографирование осуществляется не слишком сложно. Требуется снять серию дифракционных картин при дискретном перемещении образца (и,  возможно, детектора) таким образом, чтобы сфера Эвальда заметала интересующую трехмерную  область в обратном пространстве. Бóльшую сложность представляет собой обработка и 3D  визуализация большого объема данных картографирования. В настоящем докладе представлен универсальный подход к обработке и моделированию 3D карт, полученных на  разнообразном синхротронном и лабораторном оборудовании. Продемонстрирована  применимость разработанного нами пакета "3D Reciprocal Space Navigator" к обработке данных  рентгеновской (GIXRD) и электронной (RHEED) дифракции, а также данных малоуглового  рентгеновского рассеяния (GISAXS). В качестве иллюстрации успешного применения методики  показаны результаты картографирования в эпитаксиальных гетероструктурах с  ориентационными доменами, текстурированием и полиморфизмом. Также  продемонстрированы примеры, иллюстрирующие картографирование диффузного рассеяния в  решетках с межфазными границами и дефектами упаковки, а также в структурах с пониженной  размерностью и огранкой.
Для просмотра 3D анимаций внутри презентации, следует скачать PPTX-файл по ссылке:

Presentation