Кинетические и размерные эффекты с переносом заряда в лабильных ионных кристаллах

• Автор: Ханефт, Александр Вилливич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 253 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Кинетические и размерные эффекты при образовании дефектов Френкеля в ионных кристаллах
1.1. Влияние разупорядочения поверхности на образование дефектов Френкеля в ионном кристалле
1.2. Влияние размеров микрокристаллов бромида серебра на ионную проводимость и поверхностный потенциал
1.3. Влияние температуры и размеров кристаллов на ионный эффект Дембера в бромиде серебра.
Глава 2. Термодинамика и кинетика образования дефектов Шоттки в ионных кристаллах с двухвалентным катионом
2.1. Термодинамический расчет концентрации дефектов Шоттки в ионных кристаллах с двухвалентным катионом
2.2. Кинетика образования дефектов Шоттки в ионных кристаллах с двухвалентным катионом

2.3. Ионная проводимость азида свинца.

Глава 3. Объемнозарядовая поляризация заряженных частиц в кристаллах во внешнем электрическом поле
3.1. Кинетика поляризации и эффект термогенерации дефектов Френкеля в бесконтактном электрическом поле
3.2. Влияние термогенерации дефектов Френкеля на джоулев разогрев ионного кристалла.
3.3. Кинетика поляризации и деполяризации заряженных примесных дефектов в диэлектрике
3.4. Эффект опустошения акцепторных уровней в полупроводнике ртипа проводимости в бесконтактном электрическом поле
Глава 4. Влияние собственных дефектов и примесных катионов на положение уровня Ферми в ионных кристаллах.
4.1. Зависимость положения уровня Ферми от размеров кристаллов в галогенидах серебра.
4.2. Влияние собственных дефектов и примесных катионов на положение уровня Ферми в азиде свинца.
4.2.1. Влияние собственных дефектов и примесных катионов серебра на положение уровня Ферми в азиде свинца.
4.2.2. Влияние собственных дефектов и примесных катионов меди на положение уровня Ферми в азиде свинца.
Глава 5. Гетерогенноэлектронный механизм термическою разложения азида свинца
5.1. Кинетика и механизм разложения азида свинца в первом максимуме скорости термораспада.
5.2. Топохимическая модель автокаталитического разложения азида свинца в периоде ускорения
5.3. Опенка нормальной составляющей скорости роста ядер свинца при термическом разложении азида свинца.
Глава 6. Тепловой взрыв и критерии зажигания конденсированных веществ электронным и лазерным импульсами.
6.1. Термическое разложение и тепловой взрыв азида свинца.
6.2. Критерий зажигания конденсированных веществ электронным импульсом.
6.3. Влияние параметров короткого лазерного импульса на условие зажигания конденсированных веществ
Глава 7. Импульсные электронные процессы в энергетических широкозонных ионных кристаллах
7.1. Гетерогенноцепной механизм инициирования азида свинца лазерным импульсом
7.1.1. Анализ гетерогенноцепного механизма инициирования азида свинца лазерным импульсом.
7.1.2. Результаты численного расчета и их обсуждение
7.2. Электрический пробой монокристаллов перхлората аммония
7.2.1. Влияние межэлектродного расстояния на электрический пробой монокристаллов перхлората аммония
7.2.2. Влияние длительности переднего фронта импульса напряжения на электрический пробой перхлората аммония
Основные результаты н выводы.
Литература


М тМ т2
КК,Мт2
В состоянии теплового равновесия свободная энергия кристалла должна быть минимальна по отношению к изменению концентрации дефектов, т. С.

I ж ш
Рис. Энергетические диаграммы образования междоузельньгх катионов л и катионных вакансий б в приповерхностном слое ионного кристалла I кристалл III вакуум. Рассмотрим энергетические диаграммы образования собственных дефектов в объеме и на поверхности ионного кристалла рис. Анионная ступенька выступа является ловушкой глубиной С, для катиона в адсорбированном состоянии. Поэтому энергия образования ступеньки К Оу, равна разности энергий образования катиона в адсорбированном состоянии 2 и глубиной ловушки 3,, рис. Реально ступень выступа не является идеально гладкой, а имеет изломы , . Следовательно, глубина ловушки О, зависит от того, находится ли анионная ступенька на гладкой поверхности ступени или в изломе ступени. В данной работе для простоты пренебрегается шероховатостью ступени. При этом под 7, понимается некоторая усредненная глубина катионной ловушки. М, в приповерхностном слое кристалла, необходимо катион из узла в плоскости поверхности перенести в междоузлие в приповерхностном слое кристалла, для чего требуется энергия С,,,. Так как в данном процессе образуется вакансия У то ее необходимо залечить. При этом выделяется энергия С2 рис. С Су 2. Для образования катионной вакансии УА в приповерхностном слое твердого тела необходимо вначале образовать вакансию У. На следующем этапе необходимо катион из узла в приповерхностном слое перенести на вакансию Уь, на это необходима энергия 7,,2 рис. К2 2, 1. Шоттки . Из 1. Под приповерхностным слоем здесь понимается слой, из которот может происходить ми фация заряженных точечных дефектов в объем кристалла вследствие диффузии или дрейфа в электрическом поле , . Ввиду того, что коэффициенты диффузии и подвижности дефектов связаны между собой соотношением Эйнштейна I рЛдГ, барьеры мифации дефектов в объеме кристалла не влияют на энергию образования дефектов на поверхности твердого тела. Из соотношений 1. Уиехр,2Ав7, 1. Ля2ехрСи2 9рД8Г, 1. Мт,ехрДСк2 Сх9ф5Дй7, 1. М т,схр ф5. К, а К К, ехр ЛСк2 . О, ЧР5квТ, 1. Аву б2 , а V л2ЛГ л2. При пМ имеем а . С,, использована взаимосвязь между энергиями образования дефектов 1. Следует отметить, что выражения для концентрации точечных дефектов на поверхности т и т2, полученных методом статистической термодинамики, совпадают с полученными из кинетического подхода . В выражения для точечных дефектов на поверхности кристалла записаны в неявном виде. Поверхностный потенциал р5, определяется из решения уравнения электронейтральности 1. Е8 2квТдЪ2 а,. Ьп гг0квТ2д2п2 длина экранирования Дебая 5 гфукнТ электрический потенциал поверхности в единицах квТ в0 электрическая постоянная с относительная статическая диэлектрическая проницаемость твердого тела. Подставим в уравнение 1. Х9гп2 и К, полагая, что тт2 Л. Л гА К
Уз
рт ехру8ЬРг1ь
. Р 5 Лг 1ч , У 8, 1п 2. Здесь ДбуДдГ, ,в. Согласно уравнению 1. Таким образом, появление поверхностного потенциала обусловлено разной энергией образования дефектов Френкеля в приповерхностном слое кристалла. В случае v из уравнения 1. V2, 0 1. V2 ,, 0 . Последний член в 1. Формулы 1. V2 или сумму 2 соответственно. Рассмотрим ситуацию, когда, наоборот а, оК. Из уравнения 1. К
V
а

V
Если элементарные анионные ступеньки полностью заполнены катионами К2 или ионизованы К2 АГ, и модуль 1, то уравнение 1. К2 2 аМ2. Здесь берется знак при ак 0 и знак при О. Если выражение под логарифмом меньше единицы, то модуль v6. И наоборот, если выражение под логарифмом больше единицы, то модуль с повышением температуры возрастает. На рис. Ньютона , в зависимости от концентрации ступенек К. Рис. Температурные зависимости поверхностного потенциала при различных концентрациях элементарных ступенек К 1 7 см2 , 2 4 см2, 3 , 4 , 5 ,4,см2. Уравнение 1. Р, у 5 1 и Л у 8 2 1. В этом случае решение уравнения 1. Энергия образования пары дефектов Френкеля междоузельного катиона и катионной вакансии в бромиде серебра б2 1, эВ . Энергия 7К2 для неизвестна. Для получения качественных результатов она задавалась равной 0, эВ.