Аналитическое исследование термостимулированных токов деполяризации в кристаллах с водородными связями при низких температурах

• Автор: Калытка, Валерий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Термостимулированные токи деполяризации в кристаллах с
водородными связями
1.1 Диэлектрическая релаксация в кристаллах с водородными связями
1.1.1 Особенности кристаллической структуры материалов с
водородными связями
1.1.2 Промышленное применение слюды
1.1.3 Физико - химические свойства и кристаллография флогопита и халькантита
1.1.4 Исследование протонной релаксации методами диэлектрической спектроскопии
1.1.5 Исследование кристаллов с водородными связями методом токов термостимулированной деполяризации
1.1.6 Аналитическое исследование диэлектрической релаксации в кристаллогидратах, слоистых кристаллах и ЩГК
1.1.7 Экспериментальные спектры токов термостимулированной деполяризации в кристаллах халькантита и
флогопита
1.2 Исследование диэлектрической релаксации с учетом квантовых эффектов при низких температурах
1.3 Квантовые эффекты при дипольной поляризации твердых диэлектриков
1.4 Кинетическая теория диэлектрической релаксации в кристаллах с водородными связями. Исследование токов термостимулированной деполяризации в линейном приближении по внешнему полю
1.5 Постановка задачи исследования
1.6 Выводы из первой главы
2 Квазиклассический расчет термостимулированных токов деполяризации с учетом квантовых эффектов в нелинейном приближении по поляризующему полю

2.1 Сравнение феноменологической и микроскопической теорий диэлектрической релаксации в кристаллах с водородными связями
2.2 Механизм миграционной поляризации в кристаллах с водородными связями при низких температурах
2.2.1 Особенности низкотемпературного максимума тока термостимулированной деполяризации кристаллогидратов
2.2.2 Механизм релаксации низкотемпературных дефектов Бьеррума в кристаллах с водородными связями
2.2.3 Квантовый механизм миграции протонов в кристаллах с водородными связями при низких температурах
2.3 Феноменологическое исследование токов термостимулированной деполяризации с учетом квантовых эффектов для модели параболического потенциального рельефа
2.3.1 Квазиклассический расчет скорости вероятности переброса релаксаторов через параболический барьер
2.3.2 Расчет токов термостимулированной деполяризации для модели параболического потенциального барьера
2.4 Квазиклассическая кинетическая теория протонной релаксации в кристаллах с водородными связями
2.5 Расчет токов термостимулированной деполяризации в квадратичном приближении по поляризующему полю
2.6 Расчет параметров релаксаторов с помощью кинетической теории термостимулированной деполяризации в квадратичном приближении по поляризующему полю
2.7 Выводы по второй главе
3 Квантово - механическое исследование кинетики термостимулированной деполяризации в кристаллах с водородными связями с помощью матрицы плотности при низких температур
3.1 Описание протонной релаксации в области низких температур при помощи аппарата матрицы плотности

3.1.1 .Расчет энергетического спектра протонов методом Вентцеля-Крамерса-Бриллюэна для модели прямоугольного потенциального рельефа при омических электродах
3.1.2 Расчет стационарных волновых функций протонов, двигающихся в поле прямоугольного потенциального рельефа при блокирующих электродах
3.1.3 Расчет энергетического спектра протонов в
квазиклассическом приближении для модели многоямного потенциального рельефа прямоугольной формы при блокирующих электродах
3.1.4 Расчет равновесной матрицы плотности ансамбля невзаимодействующих протонов
3.1.4.1 Статистический оператор протонной
системы
3.1.4.2 Заселенности уровней невозмущенного спектра протонов
3.1.4.3 Числа заполнения при омических контактах
3.1.4.4 Числа заполнения при блокирующих контактах
3.1.5 Матрица плотности протонной подсистемы возмущенной электрическим полем. Расчет поляризационных кинетических коэффициентов с помощью возмущенной матрицы плотности
3.1.6 Расчет времен релаксации с помощью матрицы плотности при низких температурах
3.2 Исследование кинетики протонной релаксации при термостимулированной деполяризации при помощи аппарата матрицы плотности
3.2.1 Оператор концентрации релаксирующих протонов
3.2.2 Матрица плотности протонной системы при
термостимулированной деполяризации

деполяризации (таблица 1). Значение с=810 11 1/Ом*м, полученное для кристаллов Си804'5Н20 при комнатной температуре, неплохо совпадает с данными [63,65]. Сопоставление энергий активации проводимости приведенных в таблице 4 позволяет утверждать, что электрическая проводимость в Си804-5Н20 обусловлена в основном движением Н30+ -дефектов при низких температурах и ОН” - дефектов при высоких температурах.
В работе [73] приведено смещение максимума для льда при Гм=97-107 К, обусловленного релаксацией Н30+-дефектов, в сторону больших температур при увеличении концентрации НС1, а максимума при Тм= 130 К, обусловленного движением /.-дефектов, в область низких температур. За освобождение объемного заряда во льду считают ответственным высокотемпературный максимум термостимулированного тока при 230 К [7,9,13].
С целью выделения монорелаксационного максимума из спектра тока термостимулированной деполяризации был использован метод термоочистки [15,65,66].
Прецизионный характер измерений обеспечил сужение доверительного интервала значений термостимулированных токов (рисунок 3). В спектрах токов термостимулированной деполяризации присутствуют семь максимумов, первые шесть зависимостей Jmax = /(/?„), соответствуют дипольной поляризации [15,54,66] (рисунок 5).
С понижением температуры поляризации седьмой максимум смещается в область низких температур и перекрывает шестой максимум. При фиксированной температуре поляризации седьмой максимум зависит от температуры прокаливания образца.
При этом плотность термостимулированного тока деполяризации в седьмом максимуме на рисунке 3 не пропорциональна напряжённости поляризующего поля Еп. Отсюда однозначно следует, что седьмой максимум обусловлен релаксацией объёмного заряда.