Перераспределение заряда на поверхностях ЩГК под действием нагрева и потенциала, приложенного к одной из граней

СЕКЦИЯ: ОБЩАЯ ФИЗИКА

О МЕХАНИЗМЕ ЗАЛЕЧИВАНИЯ ТРЕЩИН В ЩГК © В.А. Федоров, Ю.И. Тялин, Т.Н. Плужникова, А.В. Чиванов, М.В. Чемеркина

Механизм восстановления сплошности в ЩГК в вершине трещин асимметричного скола представляется следующим. На первом этапе, после разгрузки образца за счет развития трещины бокового откола, магистральная трещина останавливается, и упругие напряжения, накопленные в кристалле, релаксируют частично за счет сближения берегов трещины вблизи её вершины. Это первая, «быстрая» стадия залечивания трещины асимметричного скола [1]. На второй - «медленной» стадии залечивания трещины необходимо осуществить её пластическое закрытие за счет обратимого движения дислокаций, испущенных её вершиной при остановке. Величина закрытия трещины при этом составляет 5 = иЬсоз45° (Ь - вектор Бюргерса дислокации, п - число дислокаций, вернувшихся в полость трещины).

Обратимое движение дислокаций на второй стадии можно вызвать механическим воздействием, нагревом или действием ионизирующего излучения.

Движению дислокаций в ЩГК препятствуют различные дефекты кристаллической решетки - стопоры, набором которых, по существу, определяются динамические свойства дислокации.

Преодоление дислокацией стопора возможно двумя путями - перерезанием стопора или огибанием его. В последнем случае вокруг стопора остается дислокационная петля.

Дислокационные отрезки между стопорами состоят из ступенек винтовой и краевой ориентации, которые в ЩГК заряжены. Кроме того, на дислокациях образуются, за счет термической активации, двойные ступеньки.

При облучении ЩГК квантами электромагнитного излучения небольших энергий в них возникают, лока-

лизованные на дефектах, электронные возбуждения и низкоэнергетические экситоны. Это же происходит и на начальных стадиях рентгеновского облучения. При взаимодействии экситона с заряженной ступенькой происходит её смещение вдоль линии дислокации, а сама дислокация при этом смещается на одно межатомное расстояние. Это взаимодействие, по-видимому, способствует огибанию стопоров дислокацией, что, в конечном счете, вызывает её движение в направлении действия касательных напряжений во время УФ или рентгеновского излучения.

Кроме того, в случае рентгеновского облучения кристаллов имеет место распад стопоров в кристалле, например, дивакансий. В связи с этим движение дислокации облегчается. Однако, наряду с распадом дивакансий, в кристалле начинают образовываться радиационные дефекты. Тогда движение дислокации будет определяться соотношением между числом распадающихся дефектов Мр и числом образующихся Мо. При наступлении условия Мо > Мр движение дислокаций, стимулированное действием рентгеновского излучения, должно прекратиться, и, как следствие, прекращается процесс залечивания.

ЛИТЕРАТУРА

1. Федоров В.А., Плужникова Т.Н., Тялин Ю.И. Залечивание трещин, остановившихся при несимметричном сколе в щелочно-галоидных кристаллах и кальците // ФТТ. 2000. Т. 42. № 4. С. 685-687.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 02-01-01173.

ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАРЯДА НА ПОВЕРХНОСТЯХ ЩГК ПОД ДЕЙСТВИЕМ НАГРЕВА И ПОТЕНЦИАЛА, ПРИЛОЖЕННОГО К ОДНОЙ ИЗ ГРАНЕЙ

© В.А. Федоров, А.А. Стерелюхин, К.В. Одинцова

Комплексное воздействие нагрева и постоянного {100}, {110}, {111}, состоящим в появлении участков, электрического поля на щелочно-галоидные кристаллы покрытых вязкой жидкостью [1].

приводит к структурным изменениям поверхностей Работа посвящена исследованию поверхностных

изменений щелочно-галоидных кристаллов под действием нагрева и потенциала, приложенного к одной из граней ЩГК.

Поверхности {100} получали сколом кристалла по спайности, поверхности {110} и {111} получали шлифовкой с последующим полированием.

Грань образца размером ~ 20*8*(2^3) мм контактировала с одним из двух электродов (положительный или отрицательный) источника постоянного напряжения. Другой электрод экранировался от образца заземленным корпусом печи.

При температурах больше 500 К на всех поверхностях образцов появлялись изменения в виде желеобразного вещества без определенной формы размером 3-300 мкм, а также в виде ступенчатых пирамидальных наслоений с каплей или без таковой на вершине. Плотность капель и наслоений одинакова для всех граней кристалла, не контактирующих с электродом.

В отсутствие поля при нагреве до предплавильных температур изменений этого типа не наблюдали.

Обнаруженные изменения поверхностей связаны с накоплением объемного заряда в приповерхностных областях [2], вызванным образованием и миграцией собственных дефектов в направлении поля, а также различной скоростью испарения компонент матрицы вследствие различия равновесного давления их паров [3].

В случае контакта кристалла с положительным электродом к поверхности кристалла диффундируют катионы металла. Анионы галоида остаются практиче-

ски неподвижными вплоть до предплавильных температур. На поверхности кристалла происходит нарушение стехиометрического состава, что приводит к ослаблению сил кулоновского взаимодействия. Образуется слой новой аморфно-кристаллической фазы, имеющий более низкую температуру плавления. При последующем понижении температуры до комнатной возможна частичная кристаллизация отдельных участков аморфной фазы в виде ступенчатых пирамидальных наслоений, связанная с релаксацией объемного заряда. В случае контакта кристалла с отрицательным электродом механизм накопления заряда на поверхности аналогичен. Происходит обеднение поверхности ионами металла, вследствие их миграции в направлении поля, в то время как ионы галоида и в этом случае остаются неподвижны.

ЛИТЕРАТУРА

1. Feodorov V.A., Sterelukhin A.A., Karyev L.G. Generation of an amorphous phase on surface of LiF by thermoelectric effect and its crystallisation // Proceedings of SPAS. 7-13 June 2004. St. Petersburg, 2004. P. 18-20.

2. Meksichev O.A., Karyev L.G., Fedorov V.A., Sterelukhin A.A. Generation of the Amorphous - crystaline Phase on Surface of Alkali-halide Crystals by Thermoelectric Effect // ICSC. 2003. V. 2. P. 503-510.

3. Келли Р. // Ионная имплантация в полупроводники и другие материалы. М.: Мир, 1980. 194 с.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 02-01-01173.

ИЗМЕНЕНИЕ ДИСЛОКАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ В ВЕРШИНЕ ОСТАНОВИВШЕЙСЯ ТРЕЩИНЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ © А.Н. Капустин, Т.Н. Плужникова, А.В. Чиванов, В.А. Федоров

Воздействие рентгеновского излучения приводит к заметным изменениям дислокационной структуры у вершины трещины.

Исследования проводили на монокристаллах: ЬіЕ, №01. Содержание примесей в кристаллах не превышало 10-3 % вес. Образцы с размерами 10х20х(2^3) мм выкалывали по плоскостям спайности. Время облучения кристаллов варьировалось от 1 до 13 минут.

Для облучения монокристаллов рентгеновскими лучами была использована установка ДРОН-2,0 с медным анодом (длина волны X = 1,54 А) и ДР0Н-0,5 с железным анодом (длина волны X = 1,93 А).

Построены зависимости изменения интегральной плотности дислокаций у вершин трещин от времени воздействия излучения. С увеличением времени облучения число дислокаций в области вершины трещины уменьшается. Зависимость носит экспоненциальный характер.

Установлено, что чем меньше длина волны рентгеновского излучения, тем эффективней оно изменяет плотность дислокаций у вершины трещины.

В кристаллах наблюдается изменение длины лучей

в дислокационных розетках. Построена зависимость изменения длины лучей в розетке вершины трещины от времени воздействия рентгеновского излучения. Длина лучей в розетке сокращается, зависимость носит линейный характер.

Методом двойного травления после воздействия рентгеновского излучения было установлено, что дислокации в лучах розетки от индентора в кристаллах №аС1 и в кристаллах ЬіЕ смещаются, что говорит об изменении стартовых напряжений.

Таким образом, воздействие электромагнитного излучения рентгеновского диапазона вызывает релаксацию механических напряжений в вершине трещин за счет обратимого движения дислокаций и приводит к частичному залечиванию несплошности.

По-видимому, процесс залечивания трещин определяется соотношением между числом распадающихся дефектов кристалла и числом образующихся радиационных дефектов.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 02-01-01173.