Тунельні ефекти в аморфних твердих тілах - Автореферат

Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукАхієзера Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» Національної академії наук України силікатний стекол аморфний Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор, членкор. Ахієзера Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, начальник відділу теорії конденсованих середовищ і ядерної матерії. Захист відбудеться «9» липня 2008 р. о 17 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.845.02 у Національному науковому центрі «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України за адресою: 61108, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України за адресою: 61108, м.Нещодавні експерименти, повязані з дослідженням можливості застосування деяких багатокомпонентних силікатних стекол у низькотемпературній термометрії в присутності магнітного поля, виявили систематичні розбіжності з результатами стандартної тунельної моделі для аморфних твердих тіл, які виражаються у відхиленні температурної залежності діелектричної проникності від розрахованих значень, а також її залежності від напруженості зовнішнього магнітного поля у субградусному температурному діапазоні. До теперішнього часу було здійснено декілька спроб узагальнення стандартної тунельної моделі шляхом врахування дипольної взаємодії між тунельними системами, а також запропонування механізмів взаємодії тунельних систем із магнітним полем. Запропонувати адекватний метод для опису колективної взаємодії тунельних дворівневих систем в аморфних твердих тілах і за його допомоги обчислити перенормовану взаємодією щільність станів ансамблю тунельних дворівневих систем. Методи дослідження: для опису кінетики аморфізації під електронним опроміненням використано теорію фазових перетворень Колмогорова-Аврамі і теорію руху міжфазних границь; для опису дипольної взаємодії в ансамблі тунельних дворівневих систем використано метод випадкового середнього поля. · Шляхом узагальнення методу випадкового середнього поля та застосування його до ансамблю тунельних дворівневих систем в аморфних твердих тілах розраховано перенормовану взаємодією щільність станів ансамблю.У рамках стандартної тунельної моделі тунельний параметр і енергія асиметрії h передбачаються незалежними, а їхній розподіл - однорідним у всьому діапазоні значень: , (4) де - емпірична матеріальна константа, пропорційна обємній концентрації тунельних дворівневих систем. Оскільки зручно мати функцію розподілу, нормовану на скінченну величину, наприклад на обємну концентрацію тунельних дворівневих систем , необхідно ввести нижню та верхню границі в спектрі енергій збудження ансамблю тунельних дворівневих систем, що також є емпіричними матеріальними константами. Але, всі запропоновані моделі роблять припущення або про симетричність двохямних потенціалів, або зневажають тунельним розщепленням рівнів тунельних дворівневих систем, що не є реалістичними припущеннями для опису ансамблів тунельних дворівневих систем у стеклах. Швидкість руху границі під дією термодинамічної рушійної сили має вигляд: (10) де r - розмір групи атомів, що беруть участь в елементарному акті перебудови К-А границі (порядка декількох міжатомних відстаней); і - значення потенційної енергії цієї групи в мінімумах потенційного рельєфу, що відповідають кристалічному й аморфному станам відповідно; - конфігураційна (при ) ентропія цієї групи в аморфному стані; ; - коефіцієнт дифузії на К-А границі. Вираз для термодинамічного середнього значення напруженості електричного поля, наведеного усіма сусідніми тунельними дворівневими системами у точці з радіусом-вектором має вигляд: , , (17) де - відстань між тунельними дворівневими системами i та j; - константа кулонівської взаємодії в даному середовищі; - термодинамічне середнє значення вектора поляризації тунельної дворівневої системи з номером j: , (18) де - вектор електричного дипольного моменту тунельної дворівневої системи з номером j; - значення асиметрії двохямного потенціалу тунельної дворівневої системи з номером j без врахування взаємодії з іншими тунельними дворівневими системами, що підкорюється функції розподілу (5).У дисертації здійснено розширення деяких аспектів стандартної тунельної моделі низькотемпературних явищ в аморфних твердих тілах, а саме: запропоновано теорію аморфізації під електронним опроміненням, яка враховує внесок тунельних ефектів в дифузію на границі між аморфною та кристалічною фазами, побудовано теорію колективної дипольної взаємодії тунельних дворівневих систем та запропоновано модель парамагнітних тунельних систем, яку застосовано до домішкових центрів [FEO4]0 у кварці.

Основний зміст роботи