Dyfraktogramy proszkowe nanokrysztaów GaN zostay zmierzone
w komórce diamentowej we wzrastajacych cisnieniachtypeset@protect
@@footnote
SF@gobble@opt
Cisnienie ustalano za pomoca pomiaru zmian wartosci parametru sieci
zota, którego drobiny zostay dodane do próbki azotku galu. Tak wiec
podane wartosci p odpowiadaja cisnieniu hydrostatycznemu dziaajacemu
na drobiny zota w osrodku tworzonym przez nanokrysztay GaN.
, az do
20.5 GPa. Przedstawiono je w lewej kolumnie rys. 3.22.
Jak widac na rys. 3.22, proporcje maksimów
dyfrakcyjnych ulegaja silnym zmianom: natezenia najsilniejszych linii
(100) i
(10
1) zmniejszaja sie,
odpowiednio, do ok. 50% i 30% wyjsciowych natezen
mierzonych wzgledem linii (0002). Linia (0002) nie zmienia
sie w trakcie procesu, jesli nie liczyc podniesionego ta. Wszystkie
linie dyfrakcyjne silnie poszerzaja sie. Zaobserwowane zmiany byy
trwae: po zdjeciu cisnienia ksztat i proporcje natezen pozostay
takimi jak w
20.5 GPa. Pokazuje to, iz w materiale zaszy
trwae zmiany strukturalne, jakimi sa wprowadzone w czasie procesu
zageszczania bedy uozenia. W prawej kolumnie rys. 3.22
pokazano dyfraktogramy obliczone numerycznie ab initio tak,
jak to opisano w paragrafie 2.2.1.
Podczas obliczania dyfraktogramów uzyto struktur krystalicznych GaN,
bedacych wynikiem wprowadzania bedów uozenia do czystej struktury
2H za pomoca przesuniec pojedynczych warstw (0001) tak,
jak to opisano w paragrafie 3.5.3.
|
Porównujac pary dyfraktogramów w kolejnych wierszach rys. 3.22
widac, ze obliczenia ab initio (krzywe po prawej) odtwarzaja
jakosciwo przebieg krzywych doswiadczalnych (po lewej). Wraz ze wzrastajacym
cisnieniem refleksy widoczne na dyfraktogramach doswiadczalnych poszerzaja
sie i podnosi sie natezenie ta. Odpowiednie krzywe teoretyczne zachowuja
sie analogicznie. Róznice natezen refleksów widoczne przy niskich
cisnieniach wynikaja z przyjetego ksztatu i rozmiaru ziaren. W symulacji
uzywano kulistych modeli krystalitów, w których mamy te sama liczbe
atomów wzduz kazdego kierunku krystalograficznego. Rzeczywiste nanokrysztay
GaN rosna zazwyczaj w postaci kolumn heksagonalnych, co drastycznie
zmniejsza ilosc par atomowych lezacych w kierunkach ukosnych, równiez
w kierunku
(101), zmniejszajac tym samym natezenie
odpowiedniego refleksu. Róznica szerokosci linii jest zwiazana z wielkoscia
modeli uzytych podczas obliczen dyfrakcji, która ustalono na 160Å
z powodów ograniczen numerycznych. Rozmiar mierzonych nanokrysztaów
GaN jest wiekszy, stad szerokosc linii dyfrakcyjnych - mniejsza.
Wraz ze wzrostem cisnienia (kolejne wiersze rys. 3.22)
wpyw opisanych róznic ksztatu i rozmiaru ziarna na obraz dyfrakcyjny
zmniejsza sie. Po (lewej) stronie rzeczywistych nanokrysztaów razem
z cisnieniem pojawiaja sie naprezenia sieci krystalicznej nieco poszerzajac
linie dyfrakcyjne (przejscie od 1.53 do
5.96 GPa).
Po (prawej) stronie krzywych symulowanych struktura bedów uozenia
(rozkad dugosci domen 2H) staje sie najsilniejszym czynnikiem
ksztatujacym obraz dyfrakcyjny poczawszy od przejscia z 0.2
do 0.4 SPL (co odpowiada zmniejszeniu heksagonalnosci z P(h) = 0.8
do 0.7). Od tego miejsca (
p = 10 GPa, SPL = 0.4,
P(h) = 0.7) wpyw ksztatu i rozmiaru ziaren staje sie tylko
poprawka do ksztatu dyfraktogramu okreslanego przede wszystkim przez
strukture bedów uozenia gdyz koherentnie rozpraszajace domeny 2H
staja sie mae (por. rys. 3.21b) w porównaniu
do rozmiaru nanokrysztau. Nie mozna równiez wykluczyc pekania rozciagych
w przestrzeni pytek i igie GaN w wysokich cisnieniach niehydrostatycznych,
co takze zbliza proporcje maksimów mierzonych do symulowanych. W cisnieniu
20.5 GPa nanokrysztay GaN osiagaja stan bliski cakowitemu
nieuporzadkowaniu (heksagonalnosc
P(h)
0.6) zas rozkad
dugosci domen 2H staje sie wykadniczy (por. paragrafy 3.5.6
i 3.5.7).
roman pielaszek 2003-01-13