Коливальні характеристики кристалічних структур з комбінованими дефектами - Автореферат

Захист відбудеться «9 » грудня 2008 року о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.175.02 при Фізико-технічному інституті низьких температур ім. З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Фізико-технічного інституту низьких температур ім. Це підкреслює важливість і актуальність вивчення на мікроскопічному рівні фононних спектрів і коливальних характеристик реальних кристалів, твердих розчинів та інших систем з різного роду дефектами, включаючи дефекти, що спеціально впроваджують в кристал, для наступного фізичного дослідження (наприклад, методом мессбауеровської спектроскопії) або технологічного використання. Набутий до теперішнього часу великий експериментальний матеріал з вивчення коливальних характеристик реальних кристалів з дефектами (у тому числі комбінованими), а також структур з кінцевою концентрацією дефектів стимулює розвиток теорії атомних коливань у таких системах. Для досягнення поставленої мети в роботі треба було вирішити наступні завдання: побудувати аналітичну апроксимацію, що з високою точністю описує частоти, інтенсивності й загасання локальних коливань, обумовлених комбінованими дефектами (домішка поблизу поверхні, домішка поблизу вакансії, пари трійки, четвірки домішкових атомів);У вступі стисло обговорюються наукові проблеми, розвязку яких присвячена дисертація, визначається коло задач, що розглянуто в роботі, визначається актуальність теми дисертації, формулюються мета та задачі дослідження, характеризується наукова новизна отриманих результатів і практична значимість роботи, описується структура дисертації. Матричні елементи J-матриці й зі зростанням наближаються до деяких граничних величин і , значення яких визначаються топологією області суцільного спектру. В третьому розділі «Локальні коливання в кристалічних решітках з однозвязною областю квазісуцільного фононного спектру» досліджено характеристики локальних коливань (ЛК), обумовлених наявністю домішкових атомів у кристалічній решітці, з однозвязною областю квазісуцільного фононного спектру. Метод побудовано на швидкій збіжності функції Гріна для частот, що лежать за межами області безперервного спектру кристала, зі зростанням рангу J-матриці (або розкладу функції Гріна по її моментах). Отримано аналітичні апроксимації для частот й інтенсивностей ЛК на легких домішкових атомах Al, Mg і Mn, що знаходяться в обємі й на поверхні [111] ГЦК кристалічної решітки Ag, а також на найближчих сусідах цих домішок.В дисертації вирішено важливу наукову задачу динаміки кристалічної решітки - на мікроскопічному рівні проведено теоретичний аналіз високо-та низькочастотних особливостей коливальних характеристик кристалів, що містять комбіновані дефекти. Основні результати, отримані в дисертаційній роботі можна сформулювати наступним чином: Вперше на мікроскопічному рівні показана можливість формування бозонних піків у неупорядкованих атомарних твердих розчинах, тобто в системах, що мають тільки трансляційні ступені свободи. Для локальних коливань у кристалах з однозвязною смугою квазісуцільного спектра, що містять комбіновані дефекти, отримані апроксимуючі аналітичні вирази, що описують частоти, інтенсивності, коефіцієнт загасання та умови їх утворення.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

В дисертації вирішено важливу наукову задачу динаміки кристалічної решітки - на мікроскопічному рівні проведено теоретичний аналіз високо- та низькочастотних особливостей коливальних характеристик кристалів, що містять комбіновані дефекти. Основні результати, отримані в дисертаційній роботі можна сформулювати наступним чином: Вперше на мікроскопічному рівні показана можливість формування бозонних піків у неупорядкованих атомарних твердих розчинах, тобто в системах, що мають тільки трансляційні ступені свободи.

Розраховано вплив збурень, обумовлених додатковою дисперсією акустичних фононів, що формують бозонні піки, на низькотемпературну теплоємність твердих розчинів аргону в криптоні. Пояснено спостережене в експерименті виникнення низькотемпературного максимуму на температурній залежності відносної зміни теплоємності зі зростанням концентрації аргону.

Для локальних коливань у кристалах з однозвязною смугою квазісуцільного спектра, що містять комбіновані дефекти, отримані апроксимуючі аналітичні вирази, що описують частоти, інтенсивності, коефіцієнт загасання та умови їх утворення.

Показано, що в неупорядкованих твердих розчинах, трансформація локальних коливань у домішкову зону, яка відбувається зі зростанням концентрації домішок, супроводжується виникненням додаткових резонансних рівнів, повязаних з колективними коливаннями груп дефектних атомів, та отримано аналітичні вирази для частот таких рівнів.

Для локальних коливань, обумовлених наявністю домішки заміщення в щільноупакованих кристалічних структурах, отримані аналітичні вирази, що описують частоти, інтенсивності, загасання, а також умови їх утворення.

Визначені частоти, інтенсивності й умови виникнення локальних коливань легких домішків Al, Mg і Mn поблизу щільноупакованої поверхні [111] (як гладкої, так і шорсткої) ГЦК кристалічної решітки срібла. Для твердих розчинів PDH і PDD аналітично розраховані частоти й інтенсивності дискретних домішкових рівнів, які виникають поза смугою квазісуцільного спектру.

Котляр А. В., Феодосьев С. Б. Локальные колебания в кристаллических решетках с односвязной областью квазинепрерывного фононного спектра / А. В. Котляр, С. Б. Феодосьев // ФНТ. - 2006. - Т. 32, № 3. - C. 343-359.

Feodosyev S. B., Gospodarev I. A., Grishaev V. I., Kosevich A. M., Kotlyar O. V., Syrkin E. S. Phonon Spectra and Discrete Oscillatory Levels in Crystal Superlattices of Deuterium- and Hydrogen-Palladium Solid Solutions / S. B. Feodosyev, I. A. Gospodarev, V. I. Grishaev, A. M. Kosevich, O. V. Kotlyar, E. S. Syrkin // J. Low Temp. Phys. - 2005. - V. 139, № 5/6. - P. 665-674.

Косевич А. М., Господарев И. А., Гришаев В. И., Котляр А. В., Круглов В. О., Манжелий Е. В., Сыркин Е. С., Феодосьев С. Б. Особенности трансформации локальных колебательных уровней в примесную зону / А. М. Косевич, И. А. Господарев, В. И. Гришаев, А. В. Котляр, В. О. Круглов, Е. В. Манжелий, Е. С. Сыркин, С. Б. Феодосьев // Вісник Харківського Національного Університету ім. В. Н. Каразіна (серія «Фізика»). - 2006. - Вип. 9, № 739 - С. 21-25.

Косевич А. М., Господарев И. А., Гришаев В. И., Котляр А. В., Круглов В. О., Манжелий Е. В., Сыркин Е. С., Феодосьев С. Б. Особенности трансформации локальных уровней в примесную зону на примере неупорядоченных твердых растворов Ag1-PALP / А. М. Косевич, И. А. Господарев, В. И. Гришаев, А. В. Котляр, В. О. Круглов, Е. В. Манжелий, Е. С. Сыркин, С. Б. Феодосьев // ЖЭТФ. - 2007. - Т. 132, Вып. 1(7). - C. 11-18.

Kosevich A. M., Feodosyev S. B., Gospodarev I. A., Grishaev V. I., Kotlyar O. V., Kruglov V. O., Manzhelii E. V., Syrkin E. S. Evolution of discrete local levels into an impurity band in solidified inert gas solution / A. M. Kosevich, S. B. Feodosyev, I. A. Gospodarev, V. I. Grishaev, O. V. Kotlyar, V. O. Kruglov, E. V. Manzhelii, E. S. Syrkin // ФНТ. - 2007. - Т. 33, № 6/7. - C. 735-740.

Bagatskii M. I., Feodosyev S. B., Gospodarev I. A., Kotlyar O. V., Manzhelii E. V., Nedzvetskiy A. V., Syrkin E. S. Theory of rare gas alloys: heat capacity / M. I. Bagatskii, S. B. Feodosyev, I. A. Gospodarev, O. V. Kotlyar, E. V. Manzhelii, A. V. Nedzvetskiy, E. S. Syrkin // ФНТ. - 2007. - Т. 33, № 6/7. - C. 741-746.

Господарев И. А., Котляр А. В., Манжелий Е. В., Феодосьев С. Б. Локальные колебания в реальных кристаллах с комбинированными дефектами / И. А. Господарев, А. В. Котляр, Е. В. Манжелий, С. Б. Феодосьев // ФНТ. - 2008. - Т. 34, № 2. - C. 197-207.

Feodosyev S., Gospodarev I., Kotlyar O. and Manzhelii E., Local vibrational states in real crystals with impurities near the surface / S. Feodosyev, I. Gospodarev, O. Kotlyar and E. Manzhelii // J. Phys.: Condens. Matter. - 2008. - V. 20, № 22. - C. 224025-1-224025-5.

Господарев И. А., Гришаев В. И., Косевич А. М., Котляр А. В., Сыркин Е. С., Феодосьев С. Б. Фононный спектр и дискретные колебательные уровни в кристаллических сверхрешетках типа твердых растворов PDH и PDD / И. А. Господарев, В. И. Гришаев, А. М. Косевич, А. В. Котляр, Е. С. Сыркин, С. Б. Феодосьев // Тезисы 6-й международной конференции «Физические явления в твердых телах». - Харьков (Украина). - 2003. - С. 9.

Feodosyev S. B., Gospodarev I. A., Kotlyar O. V. Local vibrations of impurities near microcontacts and vacancies / S. B. Feodosyev, I. A. Gospodarev, O. V. Kotlyar // Abstracts: “20th General Conference of the Condensed Matter Division of the European Physical Society”. - Prague (Czech Republic). - 2004. - P. 68.

Feodosyev S. B., Gospodarev I. A., Kotlyar O. V. Local vibrations in crystal lattices with one-connected band of phonon spectrum / S. B. Feodosyev, I. A. Gospodarev, O. V. Kotlyar // Abstracts: “Fifth International Conference on Cryocrystals and Quantum Crystals”. - Wroclaw (Poland). - 2004. - P. 70.

Господарев И. А., Гришаев В. И., Котляр А. В., Круглов О. В., Сыркин Е. С., Феодосьев С. Б. Особенности фононных спектров неупорядоченных твердых растворов / И. А. Господарев, В. И. Гришаев, А. В. Котляр, О. В. Круглов, Е. С. Сыркин, С. Б. Феодосьев // Сборник докладов международной научной конференции: «ФТТ-2005. Актуальные проблемы физики твердого тела». - Минск (Беларусь). - 2005. - Т. 2. - C. 302-304.

Господарев И. А., Гришаев В. И., Косевич А. М., Котляр А. В., Круглов О. В., Манжелий Е. В., Сыркин Е. С., Феодосьев С. Б. Трансформация локальних примесных уровней в примесную зону с ростом концентрации примесных атомов / И. А. Господарев, В. И. Гришаев, А. М. Косевич, А. В. Котляр, О. В. Круглов, Е. В. Манжелий, Е. С. Сыркин, С. Б. Феодосьев // Матеріали 7-ої Міжнародної конференції: «Фізичні явища в твердих тілах». - Харьков (Украина). - 2005. - C. 28.

Kosevich A. M., Feodosyev S. B., Gospodarev I. A., Grishaev V. I., Kotlyar O. V., Manzhelii E. V., Syrkin E. S. Localization and expansion of vibrations in disordered solid solutions of simple cryocrystals / Kosevich A. M., Feodosyev S. B., Gospodarev I. A., Grishaev V. I., Kotlyar O. V., Manzhelii E. V., Syrkin E. S. // Abstracts: “Sixth International Conference on Cryocrystals and Quantum Crystals”. - Kharkov (Ukraine). - 2006. - P. 121.

Косевич А. М., Господарев И. А., Гришаев В. И., Котляр А. В., Манжелий Е. В., Сыркин Е. С., Феодосьев С. Б. Формирование примесных зон в фононных спектрах неупорядоченных твердых растворов / А. М. Косевич, И. А. Господарев, В. И. Гришаев, А. В. Котляр, Е. В. Манжелий, Е. С. Сыркин, С. Б. Феодосьев // Труды 34 совещания по физике низких температур. - Ростов-на Дону, п. Лоо (Россия). - 2006. - Т. 1, - C. 67-68.

Багацкий М. И., Господарев И. А., Котляр А. В., Манжелий Е. В., Недзвецкий А. В., Сыркин Е. С., Феодосьев С. Б. Теплоемкость кристаллов со сложными дефектами и неупорядоченных твердых растворов / М. И. Багацкий, И. А. Господарев, А. В. Котляр, Е. В. Манжелий, Недзвецкий А. В., Е. С. Сыркин, С. Б. Феодосьев // Материалы 2-й международной конференции «Теория конденсированного состояния». - Харьков (Украина). - 2007. - C. 51.

Feodosyev S., Gospodarev I., Kotlyar O. Local vibrations of impurities situated on the surfaces of microcontacts / S. Feodosyev, I. Gospodarev, O. Kotlyar // Abstracts: “Vibrations at Surfaces 12”. - Erice, Sicily (Italy). - 2007. - P. TU-P4.

Господарев И. А., Гришаев В. И., Котляр А. В., Манжелий Е. В., Недзвецкий А. В., Сыркин Е. С., Феодосьев С. Б. К вопросу о природе бозонных максимумов в неупорядоченных твердых растворах / И. А. Господарев, В. И. Гришаев, А. В. Котляр, Е. В. Манжелий, А. В. Недзвецкий, Е. С. Сыркин, С. Б. Феодосьев // Матеріали 8-ої Міжнародної конференції: «Фізичні явища в твердих тілах». - Харьков (Украина) - 2007. - C. 18.

Котляр А. В. Локальные колебания, обусловленные примесью вблизи поверхности / А. В. Котляр // Тези 1-ої Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених «Фізика низьких температур». - Харків (Україна). - 2008. - С. 111.