Книги по разным темам Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |   ...   | 12 |

ным во времени: его необходимо включать и выключать Заметим, что в дополнение к соображениям авторов или вносить образец в поле и выводить из него и т. п. о механизмах магнито-электропластического эффекта в Вследствие этого необходимо учитывать возможную ионных кристаллах целесообразно учесть возможность роль вихревого ЭП, сопутствующего этим процедурам влияния на результаты инжекционно-пластического эф(не говоря уже об импульсных или быстропеременных фекта [157Ц159], поскольку ЭП в этих опытах создаваМП). С другой стороны, возбуждение ЭП в проводнике лось посредством гальванического контакта электродов создает в нем электрический ток и сопутствующее ему с образцом.

МП. В ионных и полупроводниковых кристаллах типа В [160] исследовано совместное действие постоянных A3B5, A2B6 зарождение и перемещение заряженных МП (B = 0.1-0.4T) и ЭП (E = 0-5kV/ m) на макродислокаций создает сложную динамическую мозаику скопическую деформацию кристаллов NaCl при сжатии внутренних электрических полей, влияние которых на с постоянной скоростью относительной деформации другие дефекты (в частности, локальные и протяженные от 5 10-5 до 2 10-3 s-1. Обнаружено, что во всем барьеры для дислокаций) может накладываться на дей- исследованном диапазоне B и включение ЭП привоствие внешних механических и магнитных полей. Так дило к дополнительному разупрочнению (до 2 раз по что по существу на отдельные элементы структуры и пределу текучести y ), достигавшему насыщения по ЭП образец в целом всегда действует некоторая комбинация при E 1 kV / m. Одновременно увеличивалась скорость ЭП и МП. Из общих соображений и многочисленных деформационного упрочнения и плотность дислокаций.

наблюдений вытекает, что такое воздействие в ряде слу- Заметим, что подобные явления известны и хорошо чаев может быть гораздо более сложным, чем в моделях, изучены в отсутствие МП, но обнаруживаются лишь в учитывающих только каждое поле в отдельности. полях E 103 kV / m. Иными словами, включение МП Остановимся подробнее лишь на нескольких наибо- с B = 0.4 T может увеличивать чувствительность макролее ярких свидетельствах нетривиальности эффектов, свойств NaCl к ЭП более чем на 3 порядка величины.

которые могут реализоваться при совместном действии В монокристаллическом кремнии обнаружено повыМП и ЭП, хотя число таких примеров легко может шение электростимулированной подвижности дислокабыть умножено в несколько раз. В [152Ц156] опи- ций при включении МП B = 0.05-1T [161Ц164]. Магсан эффект влияния слабого ЭП с напряженностью нитный эффект был выявлен методом акустической E = 0.25-5 kV / m, включаемого одновременно с МП эмиссии [161], а затем и избирательным травлением.

B = 0.05-0.5 T, на подвижность свежевведенных дисло- Установлено, что при плотности тока 3 105 A/ m2 МП каций в монокристаллах LiF и NaCl с примесью Ca, Ni, с индукцией 1 T увеличивает пробеги дислокаций в n-Si Cu и Pb. ЭП до 1.5 kV / m не приводило к движению до 40 раз. Поскольку обычные условия эксплуатации подислокаций в отсутствие МП. При включении МП с лупроводниковых приборов и микросхем предполагают B 0.15 T даже ЭП с E = 250 V / m вызывало увеличе- одновременное действие тока и МП на их структуру, эти ние подвижности краевых дислокаций. Инверсия знака результаты могут иметь важное практическое значение.

ЭП приводила к изменению направления движения боль- В [163] описаны результаты экспериментов по вышинства краевых дислокаций на противположное, что явлению влияния предварительной выдержки в МП согласуется с наблюдавшейся линейной зависимостью (B = 0.17 T) при комнатной температуре в течение их пробегов от величины E. Максимальная подвижность 7 суток монокристаллов кремния (легированных фосдислокаций реализовывалась в случае, когда вектор E фором или бором при выращивании методом ЧохральФизика твердого тела, 2004, том 46, вып. 782 Ю.И. Головин ского) на последующую подвижность дислокаций при квадратичной зависимостью МПЭ от B (которая пропорT = 923 K в отсутствие МП. Установлено, что та- циональна I), а пороговые значения тока по амплитуде и кая предварительная магнитная обработка приводит к длительности Ч теми же причинами, что контролируют закреплению дислокаций и уменьшению скорости их магнитный депиннинг дислокаций и т. д.

движения V в поле внешних механических напряже- 2.2. Фото- магнитопластичность. Интерес к ний ( = 63.5MPa). Пропускание электрического тока исследованиям комбинированного действия света и МП плотностью 106 A/ mm2 одновременно с механическим на пластичность обусловлен вполне очевидными обстонагружением привело к росту V в 15 раз, а в обрабо- ятельствами: объектами такого воздействия на уровне танных МП Ч только в 5 раз. Иными словами, пред- первичного акта являются электроны и электронные варительная выдержка в слабом МП понизила в 3 ра- возбуждения в структурных дефектах, что дает возза электростимулированную подвижность дислокаций можность углубления представлений об электронном (по-видимому, 60-градусных) в легированном Si. Энер- строении магниточувствительных центров и реализации гия активации движения при этом составила 0.75 eV оптического управления МПЭ. Широко известный цикл = (против 2.03 eV в контрольных образцах, не обрабаты- работ Ю.А. Осипьяна с сотрудниками по фотопластичвавшихся МП и не стимулировавшихся пропусканием ности (см. для обзора [148]) впервые ясно показал, тока во время механического нагружения). К сожа- что физико-механические свойства реальных твердых лению, экспозиция образцов в МП проводилась уже тел могут быть поняты на фундаментальном уровне после введения дислокаций. Это не дало возможности только с позиций электронных свойств дислокаций и авторам разделить вклады различных возможных про- преодолеваемых ими препятствий.

цессов в МПЭ (модификация точечных дефектов и их В отличие от термообработки, механического или комплексов, структуры ядра дислокации, окружающей электрического воздействия поток монохроматического ее атмосферы или характер взаимодействия дислокаций света может вызывать селективное фотостимулированс возможными стопорами) в конечный результат. ное преобразование отдельных структурных дефектов, В [165] исследовалось открепление краевых дисло- возбуждать или гасить определенные переходы в элеккаций в кристаллах NaCl : Ca серией импульсов МП тронной подсистеме и т. д. Поэтому ряд работ был посвя(B = 7T, tB 10 ms). Первым импульсом обрабатывался щен обнаружению и исследованию взаимовлияния фото= кристалл до введения дислокаций. В результате такой и магнитопластических эффектов [168Ц175]. Помимо обработки второй импульс МП был неспособен ока- принципиального интереса принималось во внимание зывать действие на дислокации в течение длительного и то, что в случае существования перекрестных фовремени. При комнатной температуре способность МП томагнитопластических эффектов необходимо контрооткреплять свежевведенные дислокации восстанавлива- лировать условия освещения образца при исследовалась через 103 s (аналогично опытам на рис. 9). Дей- нии МПЭ.

ствие переменного ЭП ( f = 400 Hz, E = 3 105 V/ m) На рис. 11, a показана зависимость от энергии квантов после первого импульса МП приводило к ускорению света фотостимулированного изменения пробегов кравосстановления магниточувствительности депиннинга в евых дислокаций в кристаллах NaCl для двух различ 102 раз. Результат зависел также от последовательно- ных способов приведения их в движение Ч действием сти процедур: если дислокации вводились до включения механической нагрузки и МП (B = 7 T, длительность ЭП, то эффект его влияния на их подвижность был tB = 10 ms). Существенно, что самой постановкой опыбольше в 2 раза по сравнению с опытом, в котором дис- тов было исключено действие света на свежие дислокации вводились после экспозиции образца в ЭП [92]. локации и процесс их взаимодействия со стопорами, Это свидетельствует о ДмногоканальностиУ действия ЭП поскольку дислокации вводили после фотоэкспонирова(как и МП, рис. 7) на структуру кристалла. В отсутствие ния кристалла. Иными словами, свет мог действовать дислокаций ЭП могло действовать только на систему только на структуру будущих стопоров Ч точечных точечных дефектов, и это давало заметный эффект в дефектов и их комплексов (пробеги свежевведенных МПЭ. Но еще больший эффект возникал, когда ЭП краевых дислокаций были значительно меньше среднего действовало и на стопоры, и на дислокации, и на их расстояния между дислокациями леса). Из рис. 11, a взаимодействие. видно, что максимумы спектральной фоточувствительИзящная идея объяснения электропластических эф- ности для обеих серий экспериментов совпадают, но фектов в металлах [149Ц151], позволяющая улучшить в -тесте наблюдается небольшой рост подвижности, согласие теории и эксперимента, принадлежит М. Мо- в то время как в B-тесте Ч ее сильное снижение лоцкому и В. Флерову [166,167], которые предложили (аналогично опытам на рис. 8). Одно из наиболее сущеучесть депиннинг дислокаций под действием собствен- ственных различий этих двух тестов состоит в том, что ного МП образца с протекающим по нему током. Пред- механические напряжения в принципе могут откреплять полагается, что таким способом можно непротиворечиво дислокации от любых стопоров, а МП Ч только от объяснить все качественные и количественные законо- магниточувствительных.

мерности электропластичности. Например, квадратич- Сопоставляя данные, приведенные на рис. 11, a ная зависимость ЭПЭ от тока I может быть обусловлена и 8, можно сделать вывод: свет с энергией квантов Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Магнитопластичность твердых тел E = 2-5 eV селективно действует на структуру магниточувствительных стопоров (с максимумом спектральной чувствительности при Emax = 3.5eV), ослабляя их способность тормозить дислокации в результате внутренних фотохимических реакций. Для -теста это означает среднестатистическое снижение высоты локальных барьеров и повышение подвижности. При введении дислокаций в такой кристалл они зависают преимущественно на магнитонечувствительных стопорах, и при стимулировании их открепления включением МП в B-тесте полю оказывается не на что действовать. Одновременно здесь содержится и отрицательный ответ на вопрос, влияет ли вихревое ЭП на открепление дислокаций в импульсном МП с довольно высокой индукцией (7 T в этих опытах).

Аналогичные данные получены и на кристаллах KCl и LiF, с той только разницей, что Emax для них закономерно менялось с изменением параметра решетки a (как a-2) и составляла 2.8 и 6.6 eV соответственно.

Индуцированные светом состояния точечных дефектов были обратимыми и релаксировали при T = 300 K с постоянной времени 103 s (рис. 11, b). Кинетика этой релаксации носила бимолекулярный характер (врезка на рис. 11, b), т. е. отражала рекомбинационный тип реакции между продуктами фотохимического распада. Подсветка ИК-светом (Emax < 1.5eV) на стадии такой релаксации приводила к ее ускорению в десятки раз. В [176] наблюдалась анизотропия подвижности дислокаций в кристаллографически эквивалентных плоскостях типа (110):

после фотоэкспозиции кристаллов в поляризованном свете (плоскость поляризации совпадала с одним из направлений {110}) доля сдвинувшихся под действием МП дислокаций в плоскости поляризации была в 1.5 раза больше, чем в перпендикулярной. Разницы в величине пробегов обнаружено не было.

В другой серии экспериментов -облученные кристаллы KCl освещали F-светом ( = 555 nm), что позволяло избирательно возбуждать в зону проводимости электроны с F-центров [175,176]. Контрольные опыты (без освещения) показали, что экспозиция таких образцов в МП (B = 2T, tB = 20 s) приводила к длительному (десятки часов), но обратимому снижению микротвердости на 8%. Фотоэкспозиция на F-свете образцов, обработанных МП, вызывала частичное восстановление твердости, повышая ее на 4% за 5 s. Последующее действие МП снова понижало ее до предыдущего значения. Это череРис. 11. a Ч зависимость пробегов краевых дислокаций в дующееся разупрочнение под действием МП и частичмонокристаллах NaCl, вызванных механическим (1) и магнитное упрочнение под влиянием F-света могло быть восным (2) воздействием соответственно, от энергии квантов свепроизведено многократно в течение нескольких минут.

та E при предварительной фотоэкспозиции образцов. Штрихом Опыты с кристаллами, в которых помимо магниточувпоказаны значения пробегов в кристаллах, не подвергшихся ствительных стопоров, характеризующихся глубокими фотоэкспозиции L, и фоновый пробег L0 в травителе. На уровнями в запрещенной зоне, имеются менее глубокие врезках показана последовательность процедур. Ph Ч фотоF-центры, позволяют перезаселять первые с помощью экспозиция, остальные обозначения те же, что и на рис. 7.

света с подходящей энергией квантов E и управлять b Ч зависимость пробегов краевых дислокаций в NaCl под величиной и характером МПЭ. Эффективное влияние действием МП от длительности фотоэкспозиции с энергией квантов E = 3.6eV (1) и продолжительности ДотдыхаУ в света определенных длин волн на магниточувствительтемноте (2) или с ИК-подсветкой E < 1.5eV (3). Индукция ность механических свойств широкозонных кристаллов МП B = 7T, tB = 10 ms, T = 293 K.

однозначно указывает на электронную природу МПЭ в Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 784 Ю.И. Головин Рис. 12. Изменение микротвердости H монокристаллов фуллерита C60 в результате поочередного действия ионизирующего облучения и импульсов МП (B = 25 T, tB = 10-4 s). 1 Ч + -облучение, 2 Чобработка в МП, 3 Ч -облучение, 4 Чпосле шлифовки поверхности.

них и, в частности, на изменение структуры одних и нечувствительна к дозе облучения (в отличие от первой, тех же примесных комплексов как под действием света, обусловленной примесью). Это указывает на появление так и МП. под действием облучения второго типа магниточувстви2.3. Радиационно-магнитопластические эф- тельных стопоров с меньшим характерным временем ф е к т ы. Воздействия на твердое тело потока электро- депиннинга. Если время открепления контролируется магнитных квантов (оптического, рентгеновского и -ди- молекулярной динамикой, то это вполне закономерно, апазона), а также легких частиц (например, -) в поскольку радиационно-индуцированные стопоры (осозначительной мере сходны, поскольку первоначально бенно при столь малых дозах облучения) имеют меньэто приводит к электронным возбуждениям, а затем в шие размеры, чем многоатомные примесные комплексы.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |   ...   | 12 |    Книги по разным темам