Фотография «чужого» атома

Строение кристалла, кристаллической решетки ученым очень важно знать до мельчайших подробностей. Нет ли в решетке дефектов, не «пробрался» ли в нее чужой атом, не утерян ли свой? Существовавшие до сих пор методы исследования кристаллов не всегда могли дать ответы на эти вопросы.

Обычно использовался такой метод. Пучок электронов в электронном микроскопе, пройдя через кристалл, дифрагировал — распадался на один центральный пучок и несколько так называемых дискретных пучков, затем дискретные лучи отсекались диафрагмой, а центральный пучок попадал на линзу объектива и формировал изображение. Такой метод позволял выявить только относительно крупные дефекты, большие скопления атомов, но его разрешающая способность была слишком мала, чтобы увидеть, скажем, лишний атом, нарушающий структуру кристаллической решетки.

Один из методов, разработанных в лаборатории реальной структуры кристаллов Института кристаллографии под руководством доктора физико-математических наук В. Н. Рожанского, основан на том, что через кристалл для получения изображения пропускается не один, а несколько (зачастую больше сотни) электронных пучков. Выйдя под разными углами из объекта и попав на линзу объектива, все эти пучки интерферируют, то есть усиливаются при наложении друг на друга и доносят до исследователей сведения о координатах атомов в кристаллической решетке. На полученном таким образом изображении виден каждый атом, каждое тончайшее нарушение структуры кристаллической решетки. Такого высокого разрешения не дает ни один из существующих в наше время методов электронной микроскопии кристаллов.

Новые методы используются пока только при тонких исследованиях — они требуют очень совершенной аппаратуры и специалистов высокой квалификации. Но недалеко то время, когда их будут широко применять в промышленности, прежде всего полупроводниковой, предъявляющей все более высокие требования к чистоте структуры кристаллов.