В учебном пособии изложены основы классической кристаллографии, приведены математические методы описания структуры кристаллов, основные сведения о физических и химических несовершенствах полупроводниковых материалов. Основное внимание уделено кристаллам кубической системы. Рассмотрен один из методов ориентации кристаллов – метод световых фигур. Описаны свойства различных видов дислокаций и методы их исследования. Приложение – задачник по основным разделам учебного пособия с примерами решения.
Для студентов, аспирантов и преподавателей технических вузов.
Издание подготовлено совместно с московским издательством ФЛИНТА-НАУКА.
Оглавление
Глава 1. Точечная и пространственная симметрия кристаллических
структур .............................................................................................................. 9
1.1. Специфические термины для описания кристаллических форм............ 9
1.2. Элементы симметрии кристаллов ........................................................... 13
1.3. Симметрия структуры кристаллов .......................................................... 27
Глава 2. Математическое описание кристаллических структур.
Индексы Миллера ........................................................................................... 35
2.1. Индексы узлов и направлений................................................................. 35
2.2. Символы плоскостей ................................................................................ 36
2.3. Основные геометрические соотношения в кристаллах ........................ 41
2.4. Особенности обозначения (индексирования) гексагональных
кристаллов ....................................................................................................... 45
Глава 3. Стереографические проекции ......................................................... 48
3.1. Виды кристаллографических проекций ................................................. 48
3.2. Сетка Вульфа. Правила работы с сеткой Вульфа ................................. 51
3.3. Примеры решения задач с помощью сетки Вульфа ............................. 52
3.4. Построение стереографической проекции точечного комплекса
кристалла группы m3m................................................................................... 55
Глава 4. Обратная решетка............................................................................ 58
4.1. Вектор обратной решетки ....................................................................... 58
4.2 Построение обратной решетки ................................................................ 63
4.3. Зона Бриллюэна для решетки типа алмаза ........................................... 67
Глава 5. Явление дифракции в кристаллических структурах ...................... 69
5.1. Условия возникновения дифракции в кристаллических структурах ..... 69
5.2. Основные положения кинематической теории рассеяния .................... 70
5.3. Уравнения Лауэ ........................................................................................ 72
5.4. Стандартные методы структурного анализа .......................................... 76
5.5. Уравнение Вульфа-Брэггов ..................................................................... 77
5.6. Порядок отражения .................................................................................. 79
5.7. Связь между уравнениями Лауэ и Вульфа-Брэггов............................... 80
5.8. Факторы рассеяния и законы погасания................................................. 83
5.9. Реальная интенсивность ......................................................................... 89
Глава 6. Виды связей в кристаллах и основные типы структур .................. 91
6.1. Основные виды связей ............................................................................ 91
6.2. Плотнейшие упаковки частиц в структуре.............................................. 92
6.3. Основные типы структур ......................................................................... 96
6.4. Политипия, изоморфизм, полиморфизм ............................................... 99
Глава 7. Ориентация методом световых фигур ......................................... 102
7.1. Физико-химические основы метода...................................................... 102
7.2. Виды ямок травления и световые фигуры для различных
плоскостей .................................................................................................... 104
7.3. Положение искомой плоскости в слитке ............................................. 105
7.4. Особенности ориентации полупроводниковых соединений типа
цинковой обманки ........................................................................................ 108
7.5. Кристаллографические особенности плоскости ................................. 110
Глава 8. Дефекты в кристаллах ................................................................... 115
8.1. Классификация дефектов ..................................................................... 115
8.2. Точечные дефекты ................................................................................. 117
8.3. Линейные дефекты ................................................................................ 123
8.4. Источник Франка–Рида.......................................................................... 133
8.5. Частичные дислокации ......................................................................... 136
8.6. Дислокации в различных типах структур ............................................ 146
8.7. Методы наблюдения дислокаций......................................................... 151
8.8. Двойникование ...................................................................................... 154
8.9. Дислокации и электронные свойства полупроводниковых
приборов ...................................................................................................... 155
8.10. Структура поверхности полупроводника .......................................... 160
Глава 9. Тензорное описание физических свойств ................................... 169
9.1. Тензоры второго ранга .......................................................................... 169
9.2. Влияние симметрии кристаллов на их свойства. Предельные
группы симметрии (Группы Кюри) ............................................................... 185
9.3. Тензоры третьего ранга ......................................................................... 189
9.4. Упругость ................................................................................................ 196
9.5. Взаимная связь физических свойств кристаллов................................ 201
Библиографический список ......................................................................... 207
Приложения .................................................................................................. 208
Приложение 1. Матричное представление операций симметрии............. 208
Приложение 2. Индексы Миллера. Основные геометрические
соотношения структурной кристаллографии ............................................. 218
Приложение 3. Ориентация методом световых фигур .............................. 224
Приложение 4. Обратная решетка .............................................................. 230
Приложение 5. Тензорное описание физических свойств ........................ 235