Влияние фазового состава фуллерита С60 на b-стимулирование изменение его микротвердости

ВЛИЯНИЕ СЛАБОГО И МИКРОВОЛНОВОГО МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА СПЕКТР ФОТОПРОВОДИМОСТИ МОНОКРИСТАЛЛОВ Сб0 © Д.В. Лопатин, А.В. Умрихин, А.А. Самодуров, В.В. Родаев, М.А. Иванова

Сопоставление теоретических расчетов электронной структуры и экспериментально наблюдаемых оптических переходов в молекулярном и твердотельном (пленки, микрокристаллы) состоянии Сбо показывает, что наличие кристаллического поля изменяет энергии межмолекулярных возбужденных состояний и формирует сложную тонкую электронную структуру. Выявление роли межмолекулярных электронных процессов в фотогенерации свободных носителей заряда в монокристаллах фуллерита, а также определение возможности влиять на эти процессы слабым магнитным полем (МП) составляет основную цель данной работы.

В работе проведено сравнительное исследование спектров возбуждения фотопроводимости монокристаллов Сбо в отсутствие и в присутствии МП с В = = 0,4 Тл при комнатной температуре. Определены качественные различия в спектрах фотопроводимости монокристаллов и пленок фуллерита в отсутствие МП. Обнаружено увеличение фотопроводимости монокристаллов Сбо в магнитном поле в диапазоне энергий фотонов 2,4-4,5 эВ. Разложение спектров на лоренце-вы составляющие позволяет выделить три оптических перехода с энергиями 2,64, 3,07 и 3,87 эВ. Показано, что локальные пики фотопроводимости в МП соответствуют экситонным состояниям с переносом заряда. Также определено, что спиновое состояние СТ-экситонов влияет на процессы переноса заряда в фул-лерите.

Влияние МП на механизм генерации носителей заряда можно представить в виде следующей схемы. Поглощение кванта света приводит к образованию экситона. Рассеяние на поверхности, примесях и де-

фектах приводит к диссоциации экситонов и образованию свободных носителей. Роль МП может сводиться к изменению спинового состояния электрона и дырки в экситонах, что приводит к увеличению вероятности диссоциации пар на свободные носители заряда или понижению вероятности последующей их рекомбинации и, как следствие, возрастанию фотопроводимости в МП. Таким образом, МП может управлять межмоле-кулярными электронными процессами фотогенерации носителей заряда в монокристаллах Сбо-

Рис. 1. Спектры фотопроводимости в отсутствие МП (кривая 1) и при В = 0,4 Тл (кривая 2). На врезке показан ЯУОМЯ спектр при энергии квантов света 2, эВ

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнены при поддержке программы «Фуллерены и атомные кластеры» (грант № 40.012.1.1.11.47) и РФФИ (грант № 02-02-17571).

ВЛИЯНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА ФУЛЛЕРИТА С60 НА р-СТИМУЛИРОВАННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ЕГО МИКРОТВЕРДОСТИ © А.А. Дмитриевский, И.А. Пушнин

Многие физические характеристики монокристаллов Сбо, такие как теплоемкость, объем, скорость звука, внутреннее трение, модуль Юнга, микротвердость и т. д испытывают скачкообразные изменения в области фазового перехода при Тс ~ 260 К, когда гранецентри-рованная кубическая решетка, характерная для комнатной температуры, переходит в простую кубическую, соответствующую низким температурам. Кроме того, в

интервале температур, включающем точку фазового перехода, наблюдается инверсия знака магнитопластического эффекта. Известно, что малодозовое [3-облучение можно считать альтернативным по отношению к импульсному магнитному полю способом воздействия на микротвердость фуллерита С во- И магнитное поле и малодозовое Р-облучение, по-видимому, воздействуют на одни и те же объекты, состояние

которых, очевидно, зависит от температурных условий.

Поэтому целью настоящей работы являлось исследование температурной зависимости величины Р-стимулированного изменения микротвердости монокристаллов Сбо-

Установлено, что уменьшение температуры, при которой производилось р-облучение, приводило к постепенному уменьшению величины разупрочнения, а затем и к изменению знака радиационнопластического эффекта. Температурный интервал, в котором происходит инверсия знака радиационнопластического эффекта, практически совпадает с тем, в котором наблюдается скачкообразное изменение микротвердости, а также инверсия знака магнитопластического эффекта. Следовательно, в радиационнопластическом эффекте большое значение имеет фазовый состав фуллерита Сбо- Интересной особенностью данного эффекта явля-

ется возможность подбора температурных режимов малодозового Р-облучения монокристаллов Сво, при которых микротвердость не изменяется по сравнению с исходной.

Время релаксации микротвердости к исходному значению также зависит от температуры, при которой происходит восстановление образца. Установлено, что уменьшение температуры, при которой происходило восстановление образцов из Р-наведенного состояния, приводит к уменьшению скорости этого процесса и, соответственно, к увеличению времени, необходимого для полного восстановления исходного значения микротвердости. Следовательно, можно предположить, что Р-облучение способствует переходу кристалла Сбо в метастабильное состояние, отделенное от основного потенциальным барьером, а релаксация этого возбужденного состояния происходит термоактивационным путем.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СКОРОСТИ НАГРУЖЕНИЯ НА ПОЛЗУЧЕСТЬ МАТЕРИАЛА ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ ИНДЕНТИРОВАНИИ © Ю.И. Головин, А.И. Тюрин, Э.А. Бойцов

Известно, что при деформировании материала одноосным растяжением или сжатием кинетика деформирования зависит от скорости приложения к образцу испытательной нагрузки.

Однако информация о динамике поведения материала при локальном нагружении под индентором при динамическом наноиндентировании в зависимости от скорости приложения нагрузки практически отсутствует.

В связи с этим целью работы было исследование кинетики формирования отпечатка и микромеханизмов зоны деформации в зависимости от скорости приложения испытательной нагрузки к индентору. Для решения этой задачи была использована методика инденти-рования импульсом нагрузки в форме трапеции с варьируемыми амплитудой и длительностью прилагаемого импульса силы.

Данная методика позволяет проводить анализ кинетики формирования отпечатка, термоактивационный анализ, определять активационные параметры и выявлять спектр структурных дефектов после достижения величины приложенной силы максимального значения, т. е. на этапе установившегося постоянного значения её величины.

Исследования проводились при комнатной температуре на монокристаллах ЫР и полимере ПММА в диапазоне скоростей приложения нагрузки от 0,01 Н/с до 1 Н/с в диапазоне нагрузок до 360 мН.

Исследования показали, что формирование отпечатка при данном виде приложения нагрузки можно разбить на два этапа: этап роста силы и этап формирования отпечатка при постоянной величине приложенной силы.

При этом наиболее интересным оказывается исследование второго этапа формирования отпечатка в за-

висимости от скорости приложения нагрузки на первом этапе. На исследуемых материалах обнаружено изменение кинетики формирования отпечатка на втором этапе от скорости приложения нагрузки.

Так, например, на монокристаллах ЫБ прирост глубины при скорости нагружения 0,1 Н/с составляет 10 нм, при 1 Н/с - 20 нм относительно зависимости глубины от времени индентирования, полученной при максимальной скорости нагружения 0,01 Н/с.

Установлена зависимость процесса пластической деформации под действием постоянной приложенной силы от скорости её достижения.

Выявлена стадийность процесса деформации на втором этапе формирования отпечатка. Установлено, что количество стадий на этом этапе равно двум, и оно не зависит, в исследуемом диапазоне скоростей нагружения, от скорости приложения нагрузки.

Для выявленных стадий определены активационные характеристики и доминирующие микромеханизмы массопереноса.

Например, величина активационного объема для 1лР изменятся от величины 40- Ю-20 м3 до 180-10-30 м3, что свидетельствует о преимущественно дислокационных микромеханизмах массопереноса материала на этих стадиях динамического наноиндентирования.

Динамическая твердость также зависит от скорости приложения испытательной нагрузки, и её величина растет с ростом скорости приложения нагрузки.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант № 01-02-16573) и Министерства образования Российской Федерации, грант в области естественных наук (шифр Е00-3.4-123).