Лаборатория структурных исследований - Основные научные достижения

 

Методами двухкристальной рентгеновской дифрактометрии и плосковолновой рентгеновской топографии проведены сравнительные исследования монокристаллов лейкосапфира, выращенных методами Вернейля, Чохральского, Киропулоса-Мусатова и методом кристаллизации в теплообменнике (Heat-exchanger method). Установлено, что наименьшей плотностью дислокаций обладают кристаллы, выращенные методом Киропулоса. Именно среди кристаллов, выращенных методом Киропулоса, был выявлен образец ориентации (0001) с наименьшей плотностью дислокаций, на уровне ND~102 см-2. Тестирование этого кристалла сотрудниками лаборатории рефлектометрии и малоуглового рассеяния ИК РАН на предмет возможности его использования в качестве обратно рассеивающего монохроматора в синхротронных экспериментах по неупругому ядерному резонансному рассеянию дало обнадеживающие результаты, поскольку разрешение в удовлетворяющей по размеру малой (~1 мм2) области кристалла толщиной 3 мм составило менее 2 мэВ на энергии 24 кэВ.

Установлены закономерности влияния возмущающих факторов на микросегрегацию примеси в кристаллах при их выращивании в земных и космических условиях.

Разработаны матричные поправки нового поколения для количественного рентгеноспектрального микроанализа, а именно: поправки на поглощение, поправки на тормозную способность материала образца и поправки на обратное рассеяние первичных электронов зонда. Установлена необходимость введения в результаты микроанализа новой фундаментальной матричной поправки, обусловленной различием концентрации атомов в эталоне и анализируемом образце, и определено значение новой матричной поправки. Это позволило впервые получить решение прямой задачи количественного рентгеноспектрального микроанализа – расчета относительных интенсивностей анализируемых линий в материалах известного состава. Полученное решение прямой задачи использовано для уточнения значений массовых коэффициентов поглощения для ряда рентгеновских линий характеристического спектра излучения.

С помощью ранее разработанной методики количественной катодолюминесценции, основанной на использовании зависимости интенсивности монохроматической катодолюминесценции от энергии электронов пучка при постоянном уровне генерации электронно-дырочных пар, были проведены измерения величины диффузионной длины и времени жизни свободных экситонов в нелегированных образцах монокристаллического нитрида галлия n-типа проводимости. Для комнатной температуры значение диффузионной длинны свободных экситонов L составило (0,25±0,05) мкм, а для температуры 9 °K – (0,1±0,05) мкм. Полученные величины L в целом соответствуют результатам измерений этого параметра другими методами, однако важная их особенность заключается в том, что в нашем случае они относятся и характеризуют именно транспорт свободных экситонов в эпитаксиальном нелегированном n-GaN. Исходя из этих значений, были проведены оценки времени жизни свободных экситонов τ. Полагая, что коэффициент диффузии слабо зависит от температуры и равен (1-2) cм2/с, то время жизни свободных экситонов изменяться от 470 пс при комнатной температуре до 75 пс при температуре жидкого гелия.

Участие в наземной подготовке и проведении космического эксперимента по белковой кристаллизации на борту непилотируемого аппарата "Фотон 4М", осуществленного в июне-августе 2014 года в рамках выполнения проекта "Кристалл К".