Междоузельная подвижность атомных частиц в кристалле

• Автор: Шершнев, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Свердловск
• Количество страниц: 96 c. : ил

1. ВВЕДЕНИЕ

2. МОДЕЛЬ МЕлДОУЗЕЛЬНОЙ ДЕШУЗИИ ПРИМЕСИ В КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКЕ

2.1. Обзор моделей междоузельной диффузии

2.2. Модель междоузельной диффузии примеси произвольной массы

2.3. Слабое взаимодействие

2.4. Сильное взаимодействие. Квазиадиабатический предел

2.5. Сильное взаимодействие. Адиабатический предел

2.6. Сильное взаимодействие. Произвольная масса атомной частицы ;

2.7.- Оценка параметров модели

2.8. Выводы
3. МЕВДОУЗЕЛЬНАЯ ПОДВИЖНОСТЬ АТОМНЫХ ЧАСТИЦ В РАМКАХ НЕРАВНОВЕСНОЙ СТАТИСТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ
3.1. Подвижность атомных частиц как броуновское движение. Методы вычисления подвижности
3.2. Микроскопический вывод уравнения Фоккера-Планка для квазичастицы
3.3. Обратное уравнение и определение параметров^ и
3.4. Температурная и изотопическая зависимости подвижности
3.5. Выводы
4. РАСЧЕТЫ МЕЖДОУЗЕЛЬНОЙ ПОДВИЖНОСТИ ПРИМЕСНЫХ ЧАСТИЦ
4.1. Основные соотношения и методы вычислений
4.2. Расчет подвижности инертных газов в ионных кристаллах
4.3. Расчет подвижности водорода в ГЦК-металлах
4.4. Выводы
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЖТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ I
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

I. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Диффузия внедренных атомов, ионная проводимость в суперионных проводниках, подвижность примесных ионов в полупроводниках и другие физические процессы в твердых телах определяются междоузельной подвижностью атомных частиц. Простейшая теоретическая моедль такого процесса предполагает, что диффундирующий атом пересекает барьер высотой 1Г0 (энергия активации) с частотой и
Предэкспоненциальный фактор Сд0 полагается равным частоте колебаний атома или иона в междоузельной позиции. Если *С0 - длина прыжка, то элементарная теория дает для коэффициента диффузии такой
представляется при этом чрезвычайно упрощенно. В последние годы в теоретическом описании междоузельной диффузии достигнуты значительные успехи. Большое количество работ было посвящено разработке методов расчета подвижности в рамках неравновесной статистической механики /1-10/ и описанию квантовой диффузии протонов и мюонов в металлах /11-18/. Сложность задачи вызвала необходимость большого числа допущений о характере взаимодействия атомной частицы с решеткой и его влияния на подвижность, не позволила определить критерии применимости той или иной модели и провести микроскопические расчеты диффузионных параметров.
К настоящему времени нет достаточно строгого общепринятого теоретического описания подвижности атомных частиц произвольной массы в твердых телах даже для простейших механизмов диффузии.
г=«. е к,,г
(Х.І)
частицы
17«,
(1.2)

имодействующей с колебаниями решетки. Уравнение для вероятности перехода ■иге луг-иг.) было получено в подразделе 3.2. Будем считать, что среднее время, которое частица проводит в локализованном (миграционном) состоянии (^р ) определяется временем, за которое переменная Л"^) достигает значения , соответствующего энергии барьера, если в момент 1г=0 сГ-(То в подбарьерной (надбарьерной) области. Тогда параметры ^ и^р определяются
соотношениями
(3.89)
(3.90)
~ СЗо)/Ц } > 3"
где <ьи&) и гдт.) являются решениями уравнения (3.77) с
граничными условиями

<№) = о Ц. (о _) = ст+
Л=0 гР(0=о
Ър(с°)= 0°
& То
(3.91)
(3.92)

То-Т*-

Решая (3.77) с учетом (3.91) и (3.92'), получим (см. Приложение 2)
в области 1о<Г

1сг)
ад = рте *т ад
(3.93)