WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. 11 О влиянии концентрации точечных дефектов в кристаллах NaCl и LiF на поле насыщения магнитопластического эффекта © Е.В. Даринская, Е. Хартманн Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Российской академии наук, 117333 Москва, Россия Исследовательский институт физики твердого тела и оптики Венгерской академии наук, H-1121 Будапешт XII, Венгрия E-mail: darin@ns.crys.ras.ru (Поступила в Редакцию в окончательном виде 14 апреля 2003 г.) Исследовано влияние концентрации примеси кальция в кристаллах NaCl и предварительного рентгеновского облучения кристаллов NaCl и LiF на величину магнитного поля насыщения B0, характеризующего переход от обычной пропорциональности среднего пробега дислокаций l квадрату магнитной индукции B (l B2) к насыщению (l = const). Показано, что с увеличением концентрации примеси кальция в кристаллах NaCl и дозы рентгеновского облучения NaCl и LiF величина B0 растет. Данный факт соответствует тому, что открепление дислокаций от локальных дефектов в слабых магнитных полях лимитируется механизмом продольной релаксации спинов в системе радикальных пар, образующихся при взаимодействии дислокационных ядер с парамагнитными центрами.

Работа чистично финансировалась грантом Российской академии наук (6-й конкурс научных проектов молодых ученых РАН), Hungarian Scientific Research Foundation (OTKA T23092 and T035044) и Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 03-02-17021).

Магнитопластический эффект (МПЭ), обнаруженный явлений, связанных с влиянием слабых магнитных полей на кристаллах NaCl [1] как перемещение дислокаций на протекание разнообразных химических и физичеких в постоянном магнитном поле в отсутствие механиче- процессов [17,18].

ской нагрузки, на протяжении последнего десятилетия В работе [13] при исследовании МПЭ в кристаллах подробно изучался на ряде щелочно-галоидных кристал- LiF для относительно высоких магнитных полей был обнаружен переход об обычной пропорциональности лов, немагнитных металлов и полупроводников [2–6].

среднего пробега дислокаций квадрату магнитной индукКроме того, исследовалось влияние магнитного поля на макроскопические характеристики (предел текуче- ции (l B2) к насыщению (l = const). Оказалось, что экспериментальные точки [13] на кривой l(B) хорошо сти, микротвердость, внутреннее трение и скорость описываются зависимостью, типичной для известного ползучести) немагнитных кристаллов [7–12]. Совокупмеханизма продольной релаксации спинов в системе ность полученных экспериментальных данных показырадикальных пар [19] вает, что внешнее магнитное поле создает условия для открепления дислокаций от локальных дефектов, l(B) [(B0/B)2 + 1]-1, (1) либо вызывая изменение спинового состояния системы дислокция-парамагнитный центр [3,13,14], либо где B0 — поле насыщения, B0 = /µBd (µB — магнетон модифицируя структуру точечных дефектов кристал- Бора), определяемое характерной частотой собственных ла [4,15,16]. Первый эффект является более универсаль- колебаний дислокационных сегментов d-1 [1]. Последным и наблюдается как в отожженных, так и в закаленний параметр (d-1) зависит от средней длины (ld) ных кристаллах. Что же касается прямого воздействия дислокационных сегментов, d-1 c/ld (c —скорость магнитного поля на перестройку примесных центров, звука), и может зависеть от концентрации примеси.

то этот эффект требует начальной неравновесности Поскольку увеличение концентрации примеси приводит в их структуре и наблюдается только на закаленных к понижению средней длины дислокационного сегмента, кристаллах. Далее будем обсуждать только эффекты пера следовательно, и характерного времени d, в [13] вого типа, когда магнитное поле напрямую воздействует было сделано предсказание об увеличении B0 с ростом на систему дислокация-примесь, снимая спиновый законцентрации примеси в кристалле, если механизм прет на определенный электронный переход в этой си- продольной релаксации спинов действительно является стеме. В результате происходит уменьшение или разру- определяющим при откреплении дислокации от локальшение барьера для движения дислокации. При этом пол- ного препятствия в магнитном поле.

ная энергия системы дислокация-парамагнитный центр Настоящая работа посвящена изучению влияния конпрактически не меняется, поcкольку рассматриваемые центрации примеси кальция на величину магнитного спин-зависимые переходы в магнитном поле не связаны поля насыщения B0 в кристаллах NaCl. В связи с тем, с подводом энергии к системе. Аналогичный принцип что рентгеновское облучение создает дополнительные спиновой селективности лежит в основе целого круга магниточувствительные дефекты, изменяющие кинетику 2014 Е.В. Даринская, Е. Хартманн травления кристалла. Затем образец помещался в постоянное магнитное поле B =(0.5-1.4) T на время t =(1-15) min при комнатной температуре без какойлибо механической нагрузки. После магнитостимулированного открепления от локальных дефектов дислокации двигались под действием дальнодействующих внутренних полей напряжения, создаваемых другими дислокациями. Положение дислокаций после „магнитной обработки“ определялось с помощью повторного избирательного травления. В настоящей работе изучалась подвижнось только краевых дислокаций, обеспечивающих более полные гистограммы пробегов.

Исследовались также предварительно облученные рентРис. 1. Зависимость нормированного среднего пробега дисло каций l от времени выдержки образцов t в магнитном поле для разных значений индукции B. a) NaCl-I, B, T: 1 —0.5 [14], 2 —0.7, 3 —1, 4 —1.4, 5 — l0. b) NaCl-II, B, T: 1 —0.5, 2 —0.7, 3 —0.8, 4 —1, 5 —1.4, 6 — l0. c) предварительно облученный LiF, B, T: 1 —0.6, 2 —0.8, 3 —0.7, 4 —1, 5 —1.2, 6 — l0.

МПЭ [20], было также исследовано влияние предварительного рентгеновского облучения кристаллов NaCl и LiF на величину B0.

Эксперименты проводились на кристаллах NaCl с двумя концентрациями примеси кальция: NaCl-I (C = 2 · 10-5 wt.%) и NaCl-II (C = 10-2 wt.%) и соответствующими пределами текучести y1 = Рис. 2. Насыщение дислокационных пробегов при повышени y2 = 600 kPa; концентрация других примесей меньше ных магнитных полях для разных времен магнитной обработ5 · 10-5 wt.% [21]. В предварительно отожженные ки t (a, b) и предварительного облучения tir(c) кристаллов образцы с плотностью дислокаций 104 cm-2 ударом NaCl. a) NaCl-I (tir = 0), t, min: 1 —2, 2 —3. b) NaCl-II, вводились свежие дислокации d p. Их начальные t, min: 1 — 5, 2 — 8, 3 — 10. с) NaCl-I (t = 5min), tir, s:

положения фиксировались методом избирательного 1 —5, 2 — 10.

Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. О влиянии концентрации точечных дефектов в кристаллах NaCl и LiF на поле насыщения... сываются функцией [(B0/B)2 + 1]-1 (см. формулу (1)) при B0 в интервале (0.5-0.8) T (сплошная кривая).

Оказалось, что рост примеси кальция в кристаллах NaCl с C = 2 · 10-5 до 10-2 wt.% приводит к увеличению значения B0 более чем в 1.5 раза (B0 = 0.5T для NaCl-I, B0 = 0.8T для NaCl-II). Предварительное рентгеновское облучение кристаллов NaCl-I в течение 5 s увеличивает B0 от 0.5 до 0.7 T, а в течение 10 s — до 0.8 T. Такая же тенденция наблюдается при исследовании предварительно облученных образцов LiF.

Таким образом, сделанное в работе [13] предсказание Рис. 3. Экспериментальные точки рис. 2 (перестроеноб увеличении значения магнитного поля насыщения B ные в координатах l /At-(B/B0)2) в сравнении с теос ростом концентрации примеси в кристалле подтверретической зависимостью [(B0/B)2 + 1]-1 (сплошная кридилось, что является дополнительным свидетельством вая 5): 1 — NaCl-I, B0 = 0.5T, A = 0.35; 2 — NaCl-II, в пользу гипотезы об определяющей роли механизма B0 = 0.8T, A = 0.16; 3 —NaCl-I, tir = 5s, B0 = 0.7T, A = 0.3;

продольной релаксации спинов в процессе открепле4 —NaCl-I, tir = 10 s, B0 = 0.8T, A = 0.28.

ния дислокации от локального дефекта в магнитном поле.

Авторы благодарят В.И. Альшица за детальное обгеном в течение 5 s кристаллы LiF (общая концентрация суждение полученных результатов и В.П. Киселя за попримеси менее 10-4 wt.%) из той же серии, что и необмощь при подготовке образцов.

лученные образцы в работе [13]. Для анализа влияния предварительного рентгеновского облучения кристаллов Работа выполнена на кристаллах NaCl (Ca), предосNaCl-I на величину магнитного поля насыщения B0 тавленных Исследовательским институтом физики твериспользовались данные, полученные в работе [20].

дого тела и оптики Венгерской АН.

На рис. 1 представлены зависимости среднего пробега краевых дислокаций l, нормированного на среднее рас стояние между дислокациями 1/ [3,22], от времени Список литературы „магнитной обработки“ образцов t для разных полей B для кристаллов NaCl (рис. 1, a, b) и предварительно [1] В.И. Альшиц, Е.В. Даринская, Т.М. Перекалина, А.А. Уруоблученных кристаллов LiF (рис. 1, c). Фоновый просовская. ФТТ 29, 2, 467 (1987).

бег l0 при t = 0 определяется вытравливанием при[2] В.И. Альшиц, Е.В. Даринская, И.В. Гектина, Ф.Ф. Лавповерхностных стопоров и от условий эксперимента рентьев. Кристаллография 35, 4, 1014 (1990).

не зависит. Видно, что при достаточно высоких полях [3] V.I. Alshits, E.V. Darinskaya, O.L. Kazakova, E.Yu. Mikhina, наклон линейной зависимости l(t) не меняется. Наибо- E.A. Petrznik. Materials Science and Engineering A234–236, лее ярко насыщение среднего пробега по магнитному 617 (1997).

[4] Ю.И. Головин, Р.Б. Моргунов. ЖЭТФ 115, 2, 605 (1999).

полю проявляется в координатах l(B2) (рис. 2, a, b) [5] Е.В. Даринская, Е.А. Перджик, С.А. Ерофеева, В.П. Ки( l = l - l0). Аналогичные зависимости были получены сель. Письма в ЖЭТФ 70, 4, 298 (1999).

для кристаллов NaCl-I (рис. 2, c), предварительно облу[6] А.М. Орлов, А.А. Скворцов, А.А. Соловьев. ЖЭТФ 121, ченных рентгеном в течение 5 и 10 s, и облученных об3 (2003).

разцов LiF. Как и в работе [13], наблюдается уменьшение [7] В.И. Альшиц, Н.Н. Беккауер, А.С. Смирнов, А.А. Урусовуровня насыщения с понижением времени „магнитной ская. ЖЭТФ 115, 951 (1999).

обработки“ (рис. 2, a, b). Таким образом, оказывается, [8] В.И. Альшиц, А.А. Урусовская, А.С. Смирнов, Н.Н. Беккачто уровень насыщения не связан с геометрическим уер. ФТТ 42, 2, 270 (2000).

пределом (1/ 1.4), характерным для процесса ре[9] Н.А. Тяпунина, В.Л. Красников, Э.П. Белозерова. Изв.

лаксации дислокаций в ЩГК в поле внутренних наРАН. Сер. физ. 64, 9, 1776 (2000).

пряжений. Кроме того, на рис. 2, c видно, что увели[10] О.И. Дацко. ФТТ 44, 2, 289 (2002).

чение времени предварительного облучения уменьша[11] Ю.А. Осипьян, Ю.И. Головин, Р.Б. Моргунов, Р.К. Никоет уровень насыщения средних пробегов. Полученные лаев, И.А. Пушнин, С.З. Шмурак. ФТТ 43, 7, 1333 (2001).

зависимости аналогичны экспериментальным кривым, [12] Б.И. Смирнов, Н.Н. Песчанская, В.И. Николаев. ФТТ 43, приведенным в [1]. На рис. 3 видно, что эксперимен12, 31 (2001).

тальные точки, представляющие собой перестроенные [13] В.И. Альшиц, Е.В. Даринская. Письма в ЖЭТФ 70, 11, данные с рис. 2 в координатах l/At-B2/B2 для че749 (1999).

тырех значений параметра A, определяемых по наклону [14] В.И. Альшиц, Е.В. Даринская, О.Л. Казакова, Е.Ю. Михилинейных зависимостей насыщения рис. 1, хорошо опи- на, Е.А. Петржик. Письма в ЖЭТФ 63, 8, 628 (1996).

Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. 2016 Е.В. Даринская, Е. Хартманн [15] Ю.И. Головин, Р.Б. Моргунов, В.Е. Иванов, С.Е. Жуликов, А.А. Дмитриевский. Письма в ЖЭТФ 68, 5, 400 (1998).

[16] Р.Б. Моргунов, А.А. Баскаков. ФТТ 43, 9, 1632 (2001); 45, 1, 91 (2003).

[17] Я.Б. Зельдович, А.Л. Бучаченко, Е.Л. Франкевич. УФН 155, 1, 3 (1988).

[18] А.Л. Бучаченко, Р.З. Сагдеев, К.М. Салихов. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях. Наука, Новосибирск (1978). 296 с.

[19] B. Brocklehurst. Nature 221, 921 (1969).

[20] В.И. Альшиц, Е.В. Даринская, О.Л. Казакова. ЖЭТФ 111, 2, 615 (1997).

[21] A.A. Urusovskaya, E.V. Darinskaya, R. Voszka, J. Jansky.

Cryst. Res. Tech. 16, 5, 597 (1981).

[22] В.И. Альшиц, Е.В. Даринская, М.В. Колдаева. ФТТ 43, 9, 1631 (2001).

Физика твердого тела, 2003, том 45, вып.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.