КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ НЕОДНОРОДНОСТИ В КРИСТАЛЛАХ GE(GA), ВЫРАЩЕННЫХ В УСЛОВИЯХ, МОДЕЛИРУЮЩИХ ВОЗМУЩАЮЩИЕ ФАКТОРЫ МИКРОГРАВИТАЦИИ

© И.А.Прохоров, Б.Г.Захаров, В.И.Стрелов, В.В.Ратников, И.Л.Шульпина
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2004 г.

Важность проблемы получения кристаллов с высокой микрооднородностью свойств инициировала интенсивные исследования процессов, ответственных за формирование концентрационных неоднородностей в кристаллах, ставших важнейшей составной частью экспериментов по росту кристаллов в невесомости. Более чем 30-летний опыт проведения таких экспериментов как в нашей стране, так и за ее пределами, убедительно продемонстрировал потенциальную возможность получения в космосе кристаллов с уникальными по микрооднородности характеристиками.

В то же время, выход в космос не обеспечил автоматически получения совершенных кристаллов. Новая технологическая среда оказалась более сложной, чем предполагалось ранее. Многочисленные специфические факторы орбитального полета (остаточные квазистационарные микроускорения, вибрации, сложный характер изменения малых массовых сил, развивающаяся при наличии свободной поверхности расплава капиллярная конвекция Марангони и т. п.) оказывают непосредственное влияние на ход процесса кристаллизации, значительно усложняя возможность получения более однородных и совершенных кристаллов.

Для совершенствования технологий космического и наземного выращивания кристаллов чрезвычайно важно выяснить степень и механизмы этого влияния. В настоящей работе методами рентгеновской топографии, двух- и трехкристалльной дифрактометрии изучены структурные особенности кристаллов Ge (Ga), выращенных при различных динамических возмущениях расплава в процессе кристаллизации (вибрации, изменения ориентации ростовой установки относительно вектора силы тяжести), моделирующих микрогравитационную обстановку на борту космических аппаратов. Показано, что микронеоднородность выращенных кристаллов определяется не только формированием примесных полос роста при определенных вибрационных возмущениях расплава, но и в значительной мере специфическими особенностями дислокационной структуры кристаллов, связанными с образованием малоугловых границ, полос скольжения и других неоднородностей в распределении дислокаций.

Работа поддержана ФЦП «Интеграция» (Гос. контракт № И0876).