Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца Логинова Светлана Владимировна

Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца
<
Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Логинова Светлана Владимировна. Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.07 : Петрозаводск, 2004 156 c. РГБ ОД, 61:05-1/49

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Литературный обзор 9

1.1. Фазовые переходы в окислах редкоземельных элементов 9

1.1.1. А - модификация окисла иттрия 16

1.1.2. В - модификация редкоземельных окислов 17

1.1.3. С - модификация окисла иттрия 20

1.2. Структура тонких пленок окисла иттрия 22

1.3. Структурные разновидности двуокиси марганца 31

1.3.1. р- модификация двуокиси марганца 31

1.3.2. у- модификация двуокиси марганца 32

1.3.3. є-модификация двуокиси марганца 36

1.4. Исследование пиролитической двуокиси марганца 37

ГЛАВА 2. Методика эксперимента и обработки экспериментальных данных 41

2.1. Характеристики исследуемых образцов и методика их рентгенограф ирования 41

2.2. Метод полнопрофильного анализа рентгенограмм поликристаллов 43

2.2.1. Методика предварительной обработки рентгенограмм 51

2.3. Методика расчета кривых распределения интенсивности рассеяния, интерференционной функции и кривых распределения парных функций. Расчет характеристик ближнего порядка 53

2.3.1. Введение поправок в кривые распределения интенсивности рассеяния 53

2.3.2. Нормировка кривых интенсивности 55

2.3.3. Метод парных функций 56

2.4. Методы компьютерного моделирования 61

2.4.1, Метод молекулярной динамики 62

2.4.2. Метод генерации неупорядоченной трехмерной случайной сетки 67

ГЛАВА 3. Результаты эксперимента и их обсуждение 70

3.1. Исследование структуры окислов иттрия 70

3.1.1. Полнопрофильный анализ рентгенограммы кристаллического порошкового окисла иттрия 70

3.1.2. Исследование аморфных анодных окислов иттрия 72

3.1.2.1. Порошковый образец анодного окисла иттрия 72

3.1.2.2. Исследование структуры черного окисла иттрия, полученного формовкой в электролите на основе КОН при комнатной температуре 78

3.1.2.3. Исследование структуры цветного окисла иттрия, полученного формовкой в электролите на основе КОН при температуре 4+50С 86

3.1.2.4. Исследование структуры окисла иттрия, полученного формовкой в электролите на основе пентабората аммония при температуре 10С 90

3.1.2.5. Исследование структуры окисла иттрия, полученного формовкой в электролите на основе пентабората аммония с наложением магнитного поля при температуре 10С 93

3.1.2.6. Сравнительный анализ структуры исследуемых окислов иттрия 99

3.1.2.7. Анализ структуры кластеров, сформированных методом генерации неупорядоченной трехмерной случайной сетки для описания структуры аморфных анодных окислов иттрия 106

3.2. Исследование структуры пиролнтической двуокиси марганца 113

3.2.1. Исследование структуры двуокиси марганца, полученной многократным пиролизом 113

3.2.2. Результаты исследования структуры двуокиси марганца, полученной однократным пиролизом 120

3.2.3. Применение метода молекулярной динамики к исследованию структуры пиролнтической двуокиси марганца 133

Основные результаты и выводы 140

Список литературы 141

Приложение 149

Введение к работе

Актуальность работы

Оптические, электрические и структурные свойства окислов переходных и редкоземельных металлов изменяются в широком диапазоне. В зависимости от условий синтеза могут быть получены кристаллические и аморфные вещества, имеющие различную стехиометрию, тип структуры и степень ее совершенства.

Окисел иттрия (Y203) широко используется в микро- и оптоэлектронике, устройствах отображения информации, в планарных оптических устройствах в качестве быстродействующих люминесцентных устройств. Также окисел иттрия применяют в германиевых и кремниевых МДП-варикапах и транзисторах, в ядерной технике. Тонкие окисные пленки иттрия используют в качестве диэлектрических прослоек.

Из класса окислов переходных металлов внимание исследователей привлекает двуокись марганца. Ее используют при производстве оксидно-полупроводниковых конденсаторов: двуокись марганца служит полупроводниковым катодом.

В отличие от большинства окислов, в двуокиси марганца понижение валентности катиона приводит к диэлектризации (в результате перехода

Мп02-^Мп20з).

В настоящее время однозначно установлено, что свойства некристаллических окислов зависят от условий их синтеза. Эта зависимость может быть обусловлена изменением как значений характеристик ближнего порядка, так и конкретной пространственной конфигурацией атомов, в частности характером связи между собой координационных многогранников. Отсюда вытекает актуальность комплексного исследования аморфных материалов: расчет характе- ристик ближнего порядка из эксперимента и построение моделей пространственного расположения атомов с привлечением методов компьютерного моделирования. Критерием достоверности построенных моделей должно быть совпадение рассчитанных для них характеристик с таковыми, полученными из эксперимента. В свою очередь, знание конкретного расположения атомов в пространстве позволит рассчитать электронную структуру исследуемых объектов.

Целью данной работы является исследование атомного строения аморфных и поликристаллических окислов иттрия и двуокиси марганца, включающее в себя: рентгенографические исследования и уточнение структуры поликристаллических порошковых образцов окисла иттрия и двуокиси марганца; определение характеристик ближнего порядка и анализ пространственного распределения атомов в порошковой пиролитической двуокиси марганца, в порошковых и пленочных анодных аморфных окислах иттрия в зависимости от условий синтеза; исследование структурных изменений и построение модели структуры двуокиси марганца, полученной однократным пиролизом, основанное на комплексном анализе кривых распределения интенсивности рассеяния и методе молекулярной динамики; построение моделей структуры пленочных аморфных анодных окислов иттрия методом генерации неупорядоченной трехмерной случайной сетки.

На защиту выносятся следующие, обладающие научной новизной положения:

1. Количественные характеристики ближнего порядка аморфных анодных порошкового и пленочных окислов иттрия, полученных в различных электролитах, а также с наложением магнитного поля.

Структурные характеристики двуокиси марганца, полученной однократным и многократным пиролизом. Изменение характеристик ближнего порядка в зависимости от температуры пиролиза.

Пространственные конфигурации атомов в пиролитической частично разупорядоченнои двуокиси марганца и аморфных анодных пленочных окислах иттрия, полученные методом молекулярной динамики и методом генерации неупорядоченной трехмерной случайной сетки.

Научная новизна и практическая ценность работы

Впервые проведено изучение структуры анодных аморфных окислов иттрия, получены характеристики ближнего порядка и установлено, что характер ближнего упорядочения зависит от условий синтеза. Атомные конфигурации построены на основе модели неупорядоченной сетки.

Впервые показано, что наложение магнитного поля параллельно поверхности образца и перпендикулярно электрическому полю приводит к формированию окисных пленок иттрия, атомная структура которых характеризуется отсутствием недостроенных октаэдров.

Впервые показано, что мелкодисперсная структура пиролитической фазы Р-Мп02 является причиной искажения кислородной упаковки.

Впервые построена модель пространственного расположения атомов в пиролитической частично разупорядоченнои двуокиси марганца.

Практическая ценность работы заключается в том, что наличие количественных характеристик, как порошковых, так и пленочных поликристаллических и аморфных окислов иттрия и двуокиси марганца, позволит осуществить ряд теоретических расчетов электрофизических свойств и прогнозировать физические свойства в целом.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, основных результатов и выводов и содержит 140 страниц печатного текста, 54 рисунка, 33 таблицы, 88 наименований библиографии.

Краткое содержание работы

Во введении рассматривается актуальность выбранной тематики, формулируются и обосновываются основные задачи работы.

Первая глава является обзором литературных данных, имеющихся по данной тематике в настоящее время. Она состоит из четырех параграфов. В ней рассматриваются вопросы, касающиеся фазовых переходов в окисле иттрия, и структурные характеристики известных к настоящему времени кристаллических модификаций окисла иттрия; анализируются результаты исследования структуры тонких пленок окисла иттрия, полученных при различных условиях; прослежена общность структуры различных модификаций двуокиси марганца; изложены результаты исследования пиролитической двуокиси марганца.

Вторая глава посвящена описанию методики проведения рентгенографического эксперимента и компьютерного моделирования структуры и состоит из четырех параграфов. В ней приведены методики приготовления и характеристики исследуемых образцов, а также методика их рентгенографирования; изложены методика полнопрофильного анализа рентгенограмм поликристаллов, методика обработки экспериментальных кривых распределения интенсивности рассеяния, расчета интерференционных функций и кривых распределения парных функций методом Финбака-Уоррена, методика проведения моделиро-

8 вания методом молекулярной динамики и методика генерации неупорядоченной трехмерной случайной сетки.

В третьей главе изложены результаты эксперимента, приведены кривые распределения интенсивности рассеяния, s-взвешенные интерференционные функции и кривые распределения парных функций, определены характеристики ближнего порядка исследуемых окислов и приведены уточненные структурные характеристики поликристаллических образцов, проведен анализ пространственного расположения атомов в структурах аморфных анодных окислов иттрия и в двуокиси марганца, полученной однократным пиролизом.

Исследование пиролитической двуокиси марганца

Схема, аналогичная представленной на рис. 1.2, приводится в [2] (указан более широкий интервал температур). Авторы [3] с позиций термодинамической теории морфотропии, рассмотрев данные о фазовых переходах в окислах редкоземельных элементов, показали, что схема [2] является более предпочтительной, по сравнению со схемой представленной на рис. 1.16. Характерной особенностью схемы, изображенной на рис. 1.2, является то, что границы между полями А и В, В и С являются почти вертикальными в области низких температур [3]. Низкотемпературные фазы С для окислов La-Gd трактуются как неравновесные [3].

В табл. 1,2 представлены структурные характеристики для гексагональной А, моноклинной В и кубической С модификаций окисла иттрия.

Авторы [11] изучали образцы окисла иттрия, которые после отжига имели структуру типа С с параметром элементарной ячейки а=(10.604±0.001) А. Образцы подвергались отжигу при температурах 1000-2200С на воздухе и 1000-1900С в вакууме. Исследования образцов, отожженных на воздухе [11] показали, что образец остается однофазным до 1750С. После отжига при 1900С параметр элементарной ячейки кубической фазы типа С увеличивался до 10.620 А, но однофазность сохраняется. Увеличение температуры отжига до 2200С изменяет фазовый состав образцов. На рентгенограммах появлялись слабые линии, характерные для моноклинной модификации, обозначенной в [11] Bi (а=14.009 А, Ь=3.50О А, c=8.79lA, р=95.7) окисла иттрия. Значения периодов элементарной ячейки этой модификации (Ві) несколько иные по сравнению с данными для В фазы, указанными в табл. 1.2. Было установлено, что в кубической фазе С после отжига при 1900С на воздухе концентрация анионных вакансий составляла 0.2%, что соответствует химическому составу окисла иттрия YOj,497 а после отжига при 2200С - 0.3% (химический состав окисла - YO s)- Величина 0.3%, по мнению авторов, является критической концентрацией анионных вакансий, которую кубическая структура С не выдерживает и начинает перестраиваться в моноклинную модификацию Вь Величина индекса нестехиометрии, по-видимому, будет зависеть от примесей.

Исследования образцов, отожженных в вакууме [11], показали, что при отжиге до 1400С образец остался однофазным (кубическая фаза С), а период элементарной ячейки увеличился до 10.612 А. Также изменялся химический состав образцов - YO].498- С увеличением температуры отжига до 1500С изменялся фазовый состав: на рентгенограммах образцов появлялись линии, характерные для моноклинной модификации В і, химический состав отвечал YO].495-После отжига при 1600С образцы содержали уже в основном, фазу В і окисла иттрия, а после отжига при 1700С на рентгенограммах наблюдались линии, присущие вновь несколько иной моноклинной фазе, обозначенной авторами [11] В2: а=13.740 А, Ь=3.460 А, с=8.286 А, р=95.40, при этом химический состав окисла соответствовал формуле YO 1.455.

С увеличением температуры отжига до 1800С исчезали линии фазы В і и усиливались линии моноклинной модификации В2, образец имел химический состав YOj 401 После отжига при 1900С все образцы характеризовались гексагональной структурой типа А и соответствовали составу YO1.335. Как отмечено в [11], примеси, растворенные в решетке окисла, способствуют снижению температур фазовых превращений.

Сравнение молярных объемов трех (А, В, С) модификаций окислов редкоземельных элементов показывает, что высокие давления приводят к смещению фазовых границ, при этом фаза В становится более предпочтительной по сравнению с фазой С, а гексагональная фаза А - предпочтительней и кубической, и моноклинной фаз [7], Рис. 1.5 иллюстрирует диаграмму состояния фаз А, В, С как функцию давления и радиуса катиона [7].

Методика расчета кривых распределения интенсивности рассеяния, интерференционной функции и кривых распределения парных функций. Расчет характеристик ближнего порядка

Существуют различные способы получения пленок Y203: анодное окисление в электролитах, высокочастотное ионно-плазменное диодное, ионно-плазменное магнетронное распыления, вакуумное испарение электронным лучом [28].

В [29] пленки Y2C»3 получали высокочастотным ионно-плазменным распылением мишени, изготовленной из порошка окисла иттрия кубической модификации (С). Нанесение пленок проводилось в диодной системе при использовании стабилизирующего магнитного поля внешних соленоидов для компрессии и дополнительной ионизации плазменного столба. Пленки получали при следующих технологических параметрах: частота ВЧ-напряжения 13.56 МГц, индукция магнитного поля в области мишени 2 мТл, расстояние мишень-подложка 30-50 мм, давление в разрядной камере 0.1-5 Па. В качестве подложек применялись полированные пластины плавленого кварца. Структуру пленок исследовали на дифрактометре ДРОН-ЗМ с использованием СиКа-излучения. Дифракционные картины пленок, нанесенных на холодные подложки (без дополнительного отжига), содержали широкий аморфный максимум в области 29=28-31 (рис. 1.10), который по углу отражения совпадал с положением самого сильного максимума на рентгенофамме кубической модификации окисла иттрия (29Куб. фаза s29.18) - отражение (222), а также отражений (111), (401) и (402) на рентгенограмме моноклинной модификации (2SMoH. Фаза -29.18; 30.18; 31.31, соответственно).

При увеличении содержания кислорода в составе среды напыления (рис. 1.10, кривые 1-5) наблюдался сдвиг максимума первого отражения (23=28-31) в сторону больших значений угла 2S и увеличение его асимметрии, которые авторы [29] объяснили увеличением относительного содержания моноклинной модификации в пленке Y2O3.

После отжига в атмосфере кислорода в области 25=28+31 (рис. 1.11, кривая 2) на рентгенограмме появлялись линии, принадлежащие кубической и моноклинной фазам. Переход С- В в отожженных окисных пленках сопровождается увеличением межатомных расстояний (для С-формы расстояние YpO равно 2.247 А; расстояние Y2-0 - 2.296 А; для В-формы расстояние YrO - 2.328 А; расстояние Y2-0 - 2.307 А; расстояние Y3-0 - 2.254 А).

Следовательно, особенностью формирования ближнего порядка в аморфной структуре пленок Y2O3, полученных высокочастотным ионно-плазменным распылением, является возрастание относительного содержания моноклинной модификации при увеличении содержания кислорода в атмосфере напыления.

В [30] было проведено исследование структуры тонких пленок Y2O3, полученных высокотемпературным испарением в вакууме. Исходным материалом для получения пленок служил чистый порошок Y2O3 (99.9%), отожженный при 1000С на воздухе. Тонкие пленки осаждались на подложки NaCl и на бороси-ликатные стекла КВг. В процессе испарения температура подложки поддерживалась « 250С, а давление составляло 5x10"6 Торр. Толщина полученных таким способом пленок варьировалась от 500 А до 5000 А. Исследования структуры проводились методами электронной дифракции. Было установлено [30], что осажденные таким образом пленки имеют кристаллическую структуру подобную структуре порошкового кубического окисла Y2O3 и не содержат каких-либо дополнительных подокне лов. Это говорит о том, что окисел Y2C 3 в значительной степени отличается от типичных окислов металлов, таких как А1203, ТІОг, Та2С 5, для которых характерно формирование различных подо кислое или аморфных пленок на подложке в процессе отжига в вакууме.

В [31] тонкие пленки Y2O3 осаждались методом магнетронного распыления на монокристаллические подложки (100) Si р+-типа и затем подвергались быстрому температурному воздействию (давление 2-10"7Торр). Для получения тонких пленок использовали чистый (99.99%) Y2O3, а для осаждения пленок в качестве газа, в котором проводилось распыление, использовали аргон. В течениє осаждения подложка выдерживалась при постоянной температуре (100-300 С) и вращалась, обеспечивая равномерный рост пленки по всей поверхности подложки. Толщина пленок, полученных распылением под давлением 7х10"4 Торр с напряжением 4.4 В/см2, составила 200-300 нм. Как показано на рис. 1.12, на рентгенограмме неотожженной осажденной пленки присутствует ряд отражений кубической модификации окисла иттрия. Последующий отжиг пленок при температуре 700-8 50С (температура увеличивалась со скоростью 100С/с) приводит к увеличению кристалличности пленок (рис. 1.12), в частности это заметно по интенсивности дифракционного пика (400).

Исследование структуры цветного окисла иттрия, полученного формовкой в электролите на основе КОН при температуре 4+50С

В результате процесса высокотемпературного разложения нитрата марганца образуется двуокись марганца. Этот процесс называется пиролизом. При многократном проведении процесса пиролиза образуются толстые слои двуокиси марганца (многократный пиролиз). В работе [49, 50] были исследованы образцы, приготовленные пиролизом при различных температурах.

Было установлено [49, 50], что для внешних слоев (однократный пиролиз), во-первых, характерны рентгенограммы, на которых часть линий, принадлежащих Р-МпОг, заметно ослаблена, как относительно теоретического расчета ин-тенсивностей линий данной фазы, так и по сравнению с интенсивностями, полученными при отражении от слоев прилежащих к подложке (многократный пиролиз). Во-вторых, все отражения рентгенограмм и особенно линия (ПО) Р-МпОг внешних слоев размыты гораздо сильнее, чем рентгенограмм, полученных от прилежащих к подложке слоев образца.

В-третьих, уже при температуре пиролиза 150С во внешних слоях образцов обнаруживается фаза Мп20з, содержание которой, судя по появлению дополнительных отражений, растет с увеличением температуры пиролиза. Особенно интенсивно Мп203 образуется при влажном пиролизе (в муфельную печь непрерывно подавался подогретый до 120С пар). Количественная оценка содержания МпгОз во внешних слоях образцов, полученных влажным пиролизом, приведена в табл. 1.8 [49, 50].

Как следует из табл. 1.8, уже при 150С образцы содержат « 6 % Мп20з-Содержание этой фазы увеличивается до 20 % с увеличением температуры [49, 50]. По сравнению с сухим, влажный пиролиз дает примерно на 10 % меньшее содержание р-Мп02 при одинаковых температурах проведения пиролиза. В то же время содержание Мп20з при температуре пиролиза 350С для сухого пиролиза » 5-6 %, а для влажного уже при 300С обнаруживается 10-20 % Мп20з. К появлению Мп20з при более низких температурах приводит наличие водяных паров [49, 50]. На основании результатов анализа фазового состава [49] было установлено, что в процессе пиролиза происходит изменение как фазового состава вообще, так и соотношения между фазами: при увеличении температуры пиролиза содержание Э-Мп02 возрастает, а є-Мп02 (модель s-Mn02 была предложена Глемзером; она представляет собой вытянутые вдоль оси с тройные цепочки искаженных кислородных октаэдров [40]) уменьшается, в то же время при некоторой температуре пиролиза появляется фаза Mn203 [49, 50]. На процессы, происходящие во внутренних слоях, накладывается упорядочение катионной подрешетки окисла и удаление воды из каждого нанесенного слоя [49, 50]. Процесс нанесения внешних слоев сопровождается формированием рути-ловой структуры в нанесенном на подложку слое [49, 50]. Для выявления температуры перехода є-Мп02 -» (3-МпОг в [49] был проведен отжиг многослойных образцов с температурами пиролиза 150-200С.

Изменение характера дифракционной картины образцов относительно начального имело место только после трехчасового отжига при 425С. В результате термообработки при данной температуре происходило упорядочение катионной подрешетки двуокиси марганца и полностью протекал переход е-Мп02 - Р-Мп02 в близких к подложке слоях, что сопровождалось исчезновением следов отражений е-фазы, возрастанием интенсивности линии (ПО), (220) и (121) р-Мп02 и появлением отражений (200) и (210) р-Мп02. Во внешних слоях сохранялось некоторое количество фазы s-Mn02. Результаты количественной оценки содержания фаз приведены в табл. 1.9 [50].

Таким образом, образцы двуокиси марганца, полученные однократным и многократным пиролизом, имеют различную структуру и это различие вероят 40 но обусловлено разным характером и степенью упорядочения катионов марганца. Расположение атомов марганца и кислорода в образце двуокиси марганца полученном многократным пиролизом соответствует модификации Р-Мп02.

Рентгенограмма (а значит и расположение атомов марганца и кислорода) образца двуокиси марганца, полученного однократным пиролизом, не соответствует рентгенограммам ни одной из известных модификаций двуокиси марганца. Для получения сведений о расположении катионов при формировании внешних слоев двуокиси марганца необходимо провести анализ рентгенограмм от них с привлечением различных подходов к решению проблемы.

Исследование структуры двуокиси марганца, полученной многократным пиролизом

Для проведения полнопрофильного анализа дифрактометрическая аппаратура должна обеспечивать прецизионные измерения интенсивностей при шаговом сканировании. Излучение должно быть монохроматизировано. Также предварительно надо получить максимально полную начальную информацию об исследуемом образце (тип структуры; химический состав; начальные значения уточняемых параметров и др.) [51-53].

В настоящей работе общий подход к получению достоверного результата уточнения был следующий. В начале работы профили рентгеновских отражений описывались функцией Лоренц 1. Уточнение начинали с уточнения масштабного множителя и коэффициентов полинома фона. Уточнение коэффициентов полинома фона проводилось путем увеличения степени полинома на единицу до шести. Увеличение степени полинома прекращалось тогда, когда наблюдался рост структурных и профильных факторов недостоверности. Таким образом, в дальнейшем работа велась с той степенью полинома фона, при которой наблюдались наименьшие значения факторов недостоверности.

После уточнения указанных профильных параметров проводилось уточнение коэффициентов, учитывающих смещение нуля счетчика (z), отклонение плоскости образца от оси гониометра (d) и расходимость падающих и рассеянных лучей (t), а также периоды и углы элементарной ячейки. Вследствие корреляции между параметрами z, d, t, a, b, с, их уточнение проводилось по отдельности. Из этих параметров сначала проводилось уточнение периодов элементарной ячейки. Параллельно с уточнением этих параметров уточнялись масштабный множитель и коэффициенты полинома фона. По окончании этого этапа последовательно уточнялись коэффициенты IRO, IR1, IR2, характеризующие соотношение интенсивностеи линий а і и а2. Затем снова уточнялись значения масштабного множителя и коэффициентов полинома фона. Далее последовательно уточнялись параметры профиля W, V, U. И вновь уточнялись масштабный множитель и коэффициенты полинома фона. На следующем этапе работы варьировалась профильная функция, при этом повторялись все этапы уточнения профильных параметров рентгенограммы. На заключительном этапе работы проводилось уточнение структурных параметров: координат атомов, коэффициентов заполнения кислородных позиций и тепловых множителей. Уточнение этих параметров проводилось последовательно, причем периодически повторялся цикл уточнения профильных параметров. Общее число уточняемых структурных и профильных параметров велико. В связи с этим, при некорректном задании начальных значений уточняемых параметров возможно попадание в экстремум, не являющийся верным решением. Это может произойти, например, при уточнении параметров с их начальных значений, принятых равными 0.0. Для успешного решения задачи проводят предварительную обработку рентгенограмм, для получения начальных значений масштабного фактора (sc), коэффициентов полинома фона (Ас), параметров функции полуширины пиков (W, U, V), коэффициентов, учитывающих смещение нуля счетчика, отклонение плоскости образца от оси гониометра, расходимость падающего и рассеянного лучей (z, d, t), периодов элементарной ячейки, параметров, учитывающих соотношение интенсивностеи линий двух компонент с различными длинами волн (IRO, IR1, IR2), тепловых факторов (Bj). В данной работе из экспериментально полученной рентгенограммы рассчитывались значения периодов элементарных ячеек исследуемых образцов. Начальные значения коэффициентов, учитывающих смещение нуля счетчика (z), отклонение плоскости образца от оси гониометра (d) и расходимость падающих и рассеянных лучей (t), использующихся в формуле (15), которая учитывает все указанные выше ошибки юстировки, были рассчитаны методом наименьших квадратов.

Начальные значения параметров IRO, IR1, IR2, параметров, учитывающих соотношение интенсивностей линий двух компонент с различными длинами волн, были следующие: IR0=0.5, IR1=IR2=0.0.

В программе полнопрофильного анализа рентгенограмм поликристаллов реализовано несколько методов учета фона, одним из которых является метод аппроксимации полиномом степени с. Определение коэффициентов полинома фона возможно несколькими способами. В данной работе лучших начальных значений факторов недостоверности удалось достичь при определении коэффициентов полинома фона методом наименьших квадратов. Расчет производился, исходя из значений интенсивности в областях фона экспериментальной рентгенограммы.

Для того чтобы задать близкие к реальным значения профильного параметра as, учитывающего асимметрию пиков (он принимается постоянным, однако реально изменяется с углом) необходимо было провести подбор их путем анализа отдельных отражений рентгенограммы. Были выбраны несколько отражений в начальной области рентгенограммы, в ее середине и в конце - при больших значениях углов, затем были определены значения профильных параметров асимметрии для этих линий и определено среднее значение параметра as. В результате анализа отдельных отражений рентгенограммы и расчета параметра, учитывающего асимметрию, определялся угол, до которого учитывалась асимметрия пиков.

Похожие диссертации на Рентгенографические исследования и моделирование структуры окислов иттрия и двуокиси марганца