Встановлення елементарних механізмів рухливості дислокацій в зоні низьких температур на підставі експериментальних даних. Особливості кристалів з високими бар"єрами Пайєрлса. Властивості низькоенергетичного піка в нормальному та надпровідному ніобії.
Аннотация к работе
Між тим, наявні на цей час експериментальні дані відносно динамічної поведінки дислокацій в кристалах при низьких та наднизьких температурах є поодинокими і неповними і не задовольняють ані науковців, які не можуть створити послідовне та закінчене теоретичне уявлення про елементарні механізми непружної деформації в умовах низьких температур, ані матеріалознавців, яким потрібна кількісна інформація щодо фізичних (зокрема, механічних) властивостей матеріалів при розробці прецизійних приладів для низькотемпературних вимірювань або іншого низькотемпературного устаткування. Робота виконана у межах тематичних планів досліджень, що велись та ведуться у відділі фізики реальних кристалів ФТІНТ НАН України у відповідності з постановами Президії НАН України за темами: - експериментальне і теоретичне вивчення пластичності та міцності твердих тіл (№ держ. реєстрації 75 027 515), - дослідження механічних властивостей твердих тіл та їх звязку з реальною структурою і з збудженнями електронної системи кристалів (№ держ. реєстрації 0286. В кристалах з високими барєрами Пайєрлса для дислокацій за певних умов в області температур рідкого гелію зявляються низькоенергетичні піки акустичної релаксації, обумовлені резонансною взаємодією звуку з ланцюжками дислокаційних кінків. Встановлено, що піки акустичної релаксації в зоні помірно низьких температур, які спостерігались в даній роботі, а також іншими авторами при дослідженні а-заліза, ніобію та а-цирконію, обумовлені термофлуктуаційним зародженням пар кінків на дислокаціях, тобто рухом дислокацій через барєри Пайєрлса першого роду. Внаслідок систематичного дослідження амплітудних залежностей декремента коливань та дефекту модуля в недеформованих і деформованих монокристалах заліза, молібдену, сурми і вісмуту різної чистоти і орієнтації в інтервалі температур 5.9 - 300 К вперше встановлено, що основним механізмом нелінійних акустичних ефектів в кристалах при низьких температурах є термоактивоване відкріплення дислокацій від локальних стопорів.Обєктами дослідждень були обрані монокристали напівметалів сурми і вісмуту з ромбоедрічною або псевдогексагональною структурою, та моно-і полікристали цілої низки о.ц.к. металів (хрому, заліза, ніобію та молібдену) різної орієнтації, чистоти та рівня структурної досконалості. Для порівняння були досліджені також лужно-галогенні о.ц.к. монокристали CSI, кубічні монокристали кремнію і полікристали цирконію з г.щ.п. граткою. Мала вивченість динамічних властивостей дислокацій в цих кристалах. Відповідні експериментальні дані були або повністю відсутні в літературі, або одержані методами акустичної спектроскопії в інших інтервалах температур, частот і амплітуд коливань, чи із застосуванням інших експериментальних методів. Головними характеристиками кристалів для цілей, поставлених у дослідженні, були їх чистота, орієнтація (для монокристалів), густина дислокацій, розмір зерна (для полікристалів).Наочним прикладом прояву інерційних властивостей дислокацій може слугувати зменшення деформуючого напруження при n-s переході в надпровідниках, коли принаймі для частини дислокаційних сегментів вказана вище умова починає задовольнятися внаслідок різкого зменшення електронної вязкості та гальмування дислокацій у надпровідному стані. Тому слід було чекати, що роль інерційних ефектів може яскраво виявитись в дослідах по вивченню амплітудно залежного внутрішнього тертя саме в таких матеріалах. Дійсно, в нашій попередній роботі [8] було вперше виявлене і систематично вивчене аномальне полегшення процесу відкріплення дислокацій в недеформованих і деформованих монокристалах сурми різної чистоти при температурах нижче деякої характеристичної температури Т0і ~ 30 К. По-перше, для пояснення виявленої аномалії амплітудно залежного внутрішнього тертя в сурмі при низьких температурах був залучений напівкількісний опис явища, який базується на теорії низькотемпературного термоактивованого дислокаційного гистерезису Гранато і Люкке [9] з урахуванням можливого впливу на процес відриву дислокацій значного зменшення коефіцієнта гальмування В та квантових флуктуацій [10-12]. Головною відмінністю фізичних властивостей хрому у дослідженому інтервалі температур є наявність двох типів фазових перетворень: при температурі Неєля TN » 309 K відбувається перехід із парамагнітного в антиферомагнітний стан з поперечною поляризацією хвиль спінової густини, а при температурі спін-флоп переходу TSF » 124 K поляризація змінюється на повздовжну.Встановлено, що піки акустичної релаксації в зоні помірно низьких температур, які спостерігались в даній роботі, а також іншими авторами при дослідженні монокристалів а-заліза та полікристалів ніобію та а-цирконію, обумовлені термофлуктуаційним зародженням пар кінків на дислокаціях, тобто рухом дислокацій через барєри Пайєрлса першого роду. В о.ц.к. металах пари кінків зароджуються на крайових компонентах дислокацій систем ковзання {112} та {110}, а в а-цирконії - на гвинтових дислокаціях з вектором Бюргерса b = (1/3), які рухаються в призматичних