Комплексное исследование влияния решеточного и магнитного ангармонизма на термодинамические свойства твердых тел

• Автор: Бодряков, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 500 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ЧАСТЬ I САМОСОГЛАСОВАННАЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ

МОДЕЛЬ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ ОПИСАНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ ТЕЛ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 Феноменологические подходы к описанию термодинамических свойств твердых тел

1.2 Описание термодинамических свойств твердых тел в рамках теории Дебая - Грюнейзена: ограниченность классического подхода

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

- ‘ ~ ГЛАВА 2 САМОСОГЛАСОВАННЫЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ • РЕШЕТОЧНОГО АНГАРМОНИЗМА ТВЕРДЫХ ТЕЛ

2.1 Температура Дебая и параметр Грюнейзена

2.2 Термодинамический потенциал (ТДП) и свободная энергия

(СЭ). Первые и вторые термодинамические производные

ТДП и СЭ
2.2.1 Энтропия, объем, давление
2.2.2 Теплоемкость, коэффициент теплового расширения,
модуль всестороннего сжатия
,ф 2.2.3 Термодинамическая модель инварного и элинварного
эффектов в твердых телах
2.3 Организация итерационного вычислительного процесса для
расчетов термодинамических свойств твердых тел
2.4 Результаты модельных расчетов термодинамических свойств
твердых тел
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3 САМОСОГЛАСОВАННОЕ ВЫЧИСЛЕНИЕ РЕШЕТОЧНЫХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ МЕТАЛЛОВ, ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ДИЭЛЕКТРИКОВ
3.1 Диэлектрики и полупроводники (на примере кремния и
германия)
3.1.1 Термодинамические свойства 81 и ве
3.1.2 Результаты расчетов для и ве
3.2 Непереходные металлы (на примере алюминия, меди и
свинца)
3.2.1 Термодинамические свойства А1, Си и РЬ
3.2.2 Результаты расчетов для А1, Си и РЬ
3.3 Переходные металлы (на примере скандия, иттрия, лантана и
лютеция)
3.3.1 Термодинамические свойства Бс, У, Ьа и Ьи
3.3.2 Результаты расчетов для Бс, У, Ьа и Ьи
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3
ЧАСТЬ II САМОСОГЛАСОВАННАЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МЕТАЛЛОВ
ГЛАВА 4 ПРОБЛЕМЫ ОПИСАНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
4.1 Феноменологические подходы к описанию
термодинамических свойств ферромагнетиков
4.2 Модель зонного ферромагнетика с коллективизированными
электронами
4.3 Теория фазовых переходов второго рода Ландау:
ограниченность классического подхода :
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 5 САМОСОГЛАСОВАННЫЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МАГНИТНОГО АНГАРМОНИЗМА ФЕРРОМАГНЕТИКОВ

5.1 Термодинамический потенциал и свободная энергия. Первые и
вторые термодинамические производные ТДП и СЭ
5.1.1 Намагниченность, энтропия, объем, давление
5.1.2 Магнитная восприимчивость, теплоемкость, коэффициент теплового расширения, модуль всестороннего сжатия
5.2 Температура Дебая и параметр Грюнейзена ферромагнетиков:
«включение» магнитофононного взаимодействия (МФВ) магнитной и фононной подсистем
5.3 Перенормировка термодинамических функций
ферромагнетиков с учетом МФВ
5.3.1 ТДП и СЭ; их первые термодинамические
_ производные
5.3.2 Вторые термодинамические производные
5.3.3 Термодинамическая модель инварного эффекта в
• ферромагнетиках
5.3.4 Термодинамическая модель элинварного эффекта в
ферромагнетиках. АЕ - эффект
5.4 Принципы организации итерационного вычислительного
процесса для расчетов термодинамических свойств ферромагнетиков ..г
5.5 Результаты модельных расчетов термодинамических свойств
ферромагнетиков
* ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 6 ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ САМОСОГЛАСОВАННОГО ПОДХОДА К АНАЛИЗУ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
МОДЕЛЬНЫХ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ
6.1 Ферромагнитные Зс/-металлы (на примере никеля)
6.1.1 Термодинамические свойствам

предположения о температурной независимости температуры Дебая 0, нетрудно получить термодинамически точные выражения для температурных зависимостей указанных величин. Функции С(Т), о(Т), К(Т), вслед за термодинамическими потенциалами и их первыми термодинамическими производными, удобно представить в аддитивном виде как сумму «постоянного» (для К), решеточного и электронного вкладов:
С=Т
сйЛ = дТ)Р
Гд2ФЛ

=-т[
^ д2Ф
дТ2 ч У

Гд2ФеЛ дТ2

~-Ср + С = ЗРСУГ{ф1Т) + с,Т
(1.45)
1 (дУ^ о

( 52ФЧ кдТдРу
Уф
дТдР

Гд2ФеЛ
дТдР

, _ з/? _ 1 (ае
— о„ + ое Сук(в/Т)~
р -V 0 удР

гд*Р
= у[

Гд2РрЛ

+ т
(д2К
[др

-Т;.

(1.46) ]=К0+Кр+Ке
= К0+ В- {1уе* 0 - т[уе2 Сга(0/70 - уе* £(0/7)] } - V с?. (1.47)

Следует подчеркнуть, что здесь и далее в диссертации используется только понятие молярной теплоемкости С твердого тела, определенной в условиях постоянства давления. По этой причине отпадает необходимость использования для теплоемкости С обозначения СР, как это обычно делают, чтобы указать на отличие от изохорной теплоемкости Су. Последняя величина не может быть непосредственно измерена, вообще говоря, не имеет физического смысла, и в диссертации не используется.
Необходимо сделать еще одно замечание. Если наличие электронных вкладов в теплоемкость и тепловое расширение является общепринятым фактом, то ясное понимание равноправности такого вклада в упругий модуль в литературе отсутствует. Последовательный термодинамический подход к