Главная » 2014»Август»22 » Скачать Дилатометрическое исследование некоторых изотропных и анизотропных кристаллов с дефектами при низких температурах. Хамамда, бесплатно
1:27 AM
Скачать Дилатометрическое исследование некоторых изотропных и анизотропных кристаллов с дефектами при низких температурах. Хамамда, бесплатно
Дилатометрическое исследование некоторых изотропных и анизотропных кристаллов с дефектами при низких температурах
Диссертация
Автор: Хамамда, Смаил
Название: Дилатометрическое исследование некоторых изотропных и анизотропных кристаллов с дефектами при низких температурах
Справка: Хамамда, Смаил. Дилатометрическое исследование некоторых изотропных и анизотропных кристаллов с дефектами при низких температурах : диссертация кандидата физико-математических наук : 01.04.07 Харьков, 1984 147 c. : 61 85-1/1451
Объем: 147 стр.
Информация: Харьков, 1984
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОТРОПНЫХ И АНИЗОТРОПНЫХ КРИСТАЛЛОВ С ДЕФЕКТАМИ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
11 Решеточная и электронная составляющие теплового расширения кристаллов с дефектами
12 Особенности термодинамических характеристик анизотропных кристаллов с дефектами
13 Физические свойства некоторых слоистых соединений
Выводы и постановка задачи
ГЛАВА П МЕТОДИКА ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ИНТЕРВАЛЕ 5-300 К 21* Конструкции применяемых дилатометров
22 Методика измерения коэффициента теплового расширения
23 Характеристика исследуемых кристаллов
ГЛАВА ВЛИЯНИЕ ЛЕГКОЙ ПРИМЕСИ НА РАСШИРЕНИЕ
МЕТАЛЛОВ В ШИРОКОМ ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР
31 Сплавы на основе меди (изотропные кристаллы)
32 Система кадмий-магний (анизотропные кристаллы)
Выводы
ГЛАВА 1У' ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ СЛОИСТЫХ СЕГНЕТОЭЛАСГИКОВ С ДЕФЕКТАМИ
41 Система с примесью замещения
42 Система 0 примесью ?зЗр
ГЛАВА У ИЗУЧЕНИЕ ТЕШЮВОН) РАСШИРЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЯ-ЛИЧЕСКОГО, МОНОКРИСГАЛЛИЧЕСКОГО И ИНГЕР-КАЛИРОВАННОГО ГРАФИТА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРЯ
51 Коэффициент теплового расширения поли- и монокристалла графита при низких температурах
52 Влияние интеркалянга на коэффициент теплового расширения монокристалла графита вдоль гексагональной оси
Выгоды
Введение:
Одним из основных направлений физики твердого тела является изучение физической природы кристаллических тел с различными дефектами при низких температурах. Особое место в этом направлении отводится роли точечных дефектов, существенно влияющих в ряде случаев на энергетические спектры фононов и электронов твердых тел.
Без глубокого понимания физики кристаллов с дефектами невозможно создание» например, новых материалов в ближайшем будущем.
Первые теоретические и экспериментальные исследования были посвящены в основном влиянию легких и тяжелых по массе примесей замещения на низкотемпературные термодинамические и кинетические характеристики изотропных кристаллов без учета искажения силовых постоянных вблизи чужеродных атомов .
При введении в кристаллическую решетку тяжелых примесных атомов в фононном спектре кристалла (на его низкочастотном конце) при определенных условиях обнаруживается характерный всплеск функции плотности состояний - возникают так называемые квазилокальные колебания (КЛК), которые изменяют интенсивность поглощения в эффекте Мессбауэра [ъ] , теплоемкость [ъ] ?- электросопротивление [ц] и коэффициента теплового расширения (ЕГР) [5] •
Легкая примесь в изотропном кристалле может приводить соответственно к возникновению локальных колебаний, слабо влияющих в отличие от предыдущего случая, на термодинамические характеристики /бу.
Рассматриваемый теоретически чисто изотопический эффект в реальном случае сильно искажается возмущением вблизи атомов примеси силовых постоянных, вследствие чего он может частично компенсироваться или давать противоположное по знаку изменение соответствиях величин [1-9] .
Экспериментальное наблюдение предсказанных теоретически/?0-13У эффектов стимулировало в 70-е годы дальнейшее развитие теоретических обобщений по физике кристаллов с дефектами /14/ •
Для кристаллов некубической симметрии теоретическое рассмотрение искаженной структуры существенно усложняется: в принципе их фононный спектр отличается в разных направлениях jf?j , что в последнее десятилетие подтвердилось в экспериментальных работах EUK-Янсона с сотрудниками /хб,ll] .
Экстремально анизотропному кристаллу соответствует слоистые структуры со слабым взаимодействием между слоями и сильным в сдое.
В основополагающей работе И.'М.Лифшица был предсказан характер температурных зависимостей и коэффициента теплового расширения при низких температурах при выполнении определенных соотношений сил связи в слое и между слоями - область справедливости кубической зависимости теплоемкости Т3 для слоистых кристаллов значительно уменьшается/ локализуясь лишь при самых низких температурах [ib] .
Параллельно развивается весьма удобный метод вычисления термодинамических величин, разработанный под руководством В.И.Пересады применительно к изотропным кристаллам с примесями. Однако для анизотропных кристаллов даже качественное предсказание поведения фундаментальных термодинамических величин * теплоемкости, коэффициента теплового расширения с примесными искажениями сопряжено с известными математическими трудностями и ограничивается как правило гармоническим или квазигармоническим приближениями. при этом в обоих случаях для простоты рассматриваются только аддитивные изменения параметров, связанных с массой вводимых примесей и констант анизотропии /19-21/ .
В настоящее время возрастает интерес к изучению динамики кристаллической решетки нового класса анизотропных кристаллов - так называемых слоистых соединений (СС) из-за их уникальных физических свойств и больших прикладных возможностей применения СС в будущей [22,23] .
В частности, впервые выращенные в СССР» слоистые сегнетоэлас-тики с внедренными атомами редкоземельного иона (типа М?Й(МоОу]г где Ме - щелочной металл, ? - редкоземельный ион, Мо - переходной металл), позволили наблюдать при низких температурах особенности фазовых переходов в различных кристаллографических направлениях.
Изучение ангармонических характеристик данных СС ранее не производилось отчасти из-за экспериментальной трудности получения кристаллов достаточных размеров.
Наиболее изученным СС в этом плане является графит, имеющий свое "представительство" - ме ад у народный журнал " рА/гбоя и, в котором наиболее полно отражается вся информация по физике и химии графита и его соединений.
Это обусловлено возмохностью внедрения чужеродных атомов в его межслоевое пространство, в результате чего реализуется сильное изменение слабой (ван-дер-ваальсовой) силы связи между сдоями и сильной (ковалентной) внутри базисной плоскости (явление интеркаляции).
Качественное шонимание» этого явления на основе изучения теплоемкости /247 » электропроводности /25»2б/ некоторых СС является недостаточным для выяснения анизотропного характера сие связи меаду атомами в широком интервале температур.
При наличии в интеркалированных СС различных форм структурного упорядочения корректное решение этой задачи становится весьма сложной еще и потому, что некоторые СО обнаруживают химическую неустойчивость при комнатных температурах /27/ . целью настоящей работы являлось изучение теплового расширения изотропных и анизотропных кристаллов с примесями в области низких температур.1 Для этого решались следующие задачи:
• на основе анализа существующих теоретических представлений изучить влияние легкой примеси бериллия, вводимой в поликристаллическую медь как примесь замещения, на КГР в широком интервале температур - 5-300 К;
• установить аналогичное влияние на монокристаллах анизотропного кадмия с легкой примесью магния вдоль различных кристаллографических направлений;
• изучить особенности теплового расширения некоторых слоистых соединений (сегнетоэластиков) с различными примесями замещения в направлении слабой связи в области, пде их структуры сохраняют одинаковую симметрию (т < Тк);
• выяснить характер теплового расширения чистого графита вдоль различных кристаллографических направлений и вдоль направления слабой связи ингеркалированного графита ( Рд^А? ) при низких температурах.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые установлены особенности КГР поликристаллической меди с примесью (0,5; 0,9; 2,7; 4,2ат.$ ве) бериллия, связанные с возникновением локальных колебаний.
Определено влияние легкой примеси магния на КТР монокристаллического кадмия, которое при низких температурах объясняется существенным изменением ангармонических параметров анизотропной решетки кадмия с магнием.
Обнаружен эффект влияния замещения атомов в слое и между слоями на КТР в направлении слабой связи СС типа при низких температурах как следствие изменения ангармонических параметров.
Впервые измерен КТР интеркалированного монокристалла пиро-литического графита дилатометрическим методом при низких температурах (Т 30 К).
Практическая ценность работы.
Знание поведения КТР меднобериллиевых сплавов в широком интервале температур необходимых для решения практических задач криогенной техники и криомашиностроения, где эти сплавы широко используются в различных теплообменных устройствах.
Изучение теплового расширения монокристаллов с различными дефектами является эффективным методом проверки области их структурной стабильности, где они могут быть применены в качестве датчиков и приемников ИК-диапазона.
Выяснение особенностей КТР чистого и интеркалированного монокристаллов графита при низких температурах существенно расширяет фундаментальные представления об уникальных физических свойствах этого широкого класса слоистых соединений.
Результаты исследований КТР могут быть использованы:
• для прогнозирования КТР меднобериллиевых сплавов в зависимости от соединения беррилия как примеси замещения;
• для расчета величины теплового удлинения слоистых сегнето-эластиков ;
• выявленные и изученные закономерности изменения КТР чистого и интеркалированного графита при низких температурах.
Основные положения, выносимые на защиту:
I. На основе дилатометрического исследования влияния легкой примеси замещения на КТР некоторых изотропных и анизотропных металлов и слоистых кристаллов однозначно выявлено существенное влияние вводимых точечных дефектов в направлении слабых междуатомных связей по сравнению с изотропным случаем (Си-Ве).
2. Изучение изменения КТР чистого и интеркалированного графита в области температур, где их структура не претерпевает полиморфных превращений (Т < Тк 170 К).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывать и обсуждались на научных семинарах кафедры и Проблемной лаборатории физики низких температур физического факультета Харьковского университета, а также на нескольких научных семинарах отделов ШТИНТа АН УССР и научном семинаре криогенной лаборатории ФТИ г.Харькова. Неизвестные ранее особенности поведения КТР системы Си-Ве подтвердились независимыми исследованиями, выполненными одновременно в ОДА на аналогичной системе в том же интервале температур [28] .
Публикации. По материалам диссертации опубликованы три научные работы.
