Электронные и атомно-динамические свойства некристаллических сверхпроводников и стекол тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

A

АКШНЯ НЛУК УКРА1НИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО ЧБРВОЮГО ГРАПОРА 1НСТИТУТ Ф13ИКИ

СОЛОВРЮВ Волсутмир Миколяйсжич

КЯЕКТР0НН1 ТА А1ШЮ-ДИНАМ1ЧН1 ВЛАОТИВОСТ1 ИБКРИСТАЛГЯШ НАШВПРОШДНШВ I СТЕКОЛ 01.04 07 - $1зика твердого -riña

АВТОРЕФЕРАТ писертацИ на элобуття вчнного ступени дотсторч Л'Иико-ктгсмятичпих тук

На правах рукопису

Khi в - Н№

Робота виконана в Кривор!эькому державному педагогичному 1нститут!

0ф1ц1йн1 опоненти: доктор ф1зико-математичних наук, професор

Е. Л. Пашинькнй

доктор ф1зико-математичних наук. . професор

Л. В. К!»

доктор ф1зиио-математичних наук, професор

0. П. Ройцин

Пров!дна установа - Донецький ф1зико-те>!н1ч!шй 1нстшут

Захяст в! д<5у деться " травня 1993 р. на 8ас1дамм!

споц!атзовашю! вчено! ради Д 01В. 04. 01 при 1ж;титут1 ф!зики АН Укра^ни за адресов:

232630, Кшв 28. ГСП. пр. Науки. 46.

3 дисертаШею мокна ознайоммтись в <Ябл!отец1 Тнституту ф!аикя

АН Укра^ни

Автореферат роэ1сланий " 20 " кв!тня 1993 р.

Вчений секретар спец!ал!~ аоеано! вчено! ради

АН УкраШи

канд. ф!гэико-математ. наук

13. А. Гщук

ЯЛГЛЛ1.ИЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РОЮТ!

^сгуа.чьнкль тем». Доел\д'лтнпп структурно-твпорядкованих мащлалов - р'одких, nofliiípucríuiiчнлч i аморфга натвировшш-kíb. нетал 14!гих та дн-лешричнпх стекол, тетсроструктур о роз-гинутою границе» рогшод!лу, сумгрк-.нпйв та он. - заЯняли одно 1э центральных нюнь в .Цушц тгордого 70ЛЧ. Ц<? ПОР-'ЯЭЗНО Í3 зростаючо» практично« значимою таких MarepioniB, а такоя 1з внутршньею логикой розтитку |1оики конденсоваиого стану. Ало накопнчено экспериментально дои i i розницуtí теоретично уявлин-ня в леяких випэдках носят ь ос'яежений характер.

Одним з naflcSj лт-üj значних загалмшх результатов цих доел i-дкень о водкриття власяивост«Я, практично незалеяних вод хипч-ного складу невнорялковзного матеро алу. Ло них вЦиосяться низькотемпературт теплой!, акустпчт, кшетичш властность

По.чотниП прогрес в ix розумшп досягнутий шеля. введения Андерсеном, Гальпершим, Варною та Ф1ллшсом модело дворлЕневих систем С ЛГИ, то вЦновЦаоть локалыш тунольиим атемним станам, як i виникаоть у двоямних потешпалах. I все к ряд пптоиь залиюиянсь невияененими. По вивчона структура та статистика локзльпих атомних потеицоалов, як i эумовлшть споцифису невпо-рядкованих систем; не до кшня зрозумШ аномал i i тормодинамоч-них i конетичних властнвостоП при бпши високмх температурах, до кскцешЦя iU-'U ужо но прпцпе; водсутнэ pony mí шш осойливостей колтчмх спектров та íh.

Лосттньо складно» i нала вивчоно» о дкнзмН.м низькоенер-rifnux колнвнпх эбуд.-.Р1». в структурио-нег-порядкованих системах при значних iiiTfíHCüPHOCTflx випрошипвашш. Но завершена к i лью сна тоср!я нел парного резонансного та ролаксацШгого ПОГЛННаННЯ, Г.'/ШаЛРНО'1 Д1р1Ш, когерюшшх явия типу луни TCWiO.

Осо&швосто aiownoi динаШки нелпорялковаиих систсм зумо-влшгъ 1 нехан1зни агониях антиваш йиих npoueciB: дпфузп, де-<1октоутЕороння, рэхрпста л i зац i i. Так рфжтиптсть ди?уг.п в шгристал1чних магер!алэх , як правило, на деколиса порядков вина. Висока рухлпгЛстт. атомов в сг.оп чоргу анонсе електронш гластквост i натерi алу.

Гидсутшоть розум) мня ф0зичноо природи цих властивостоИ, номожливють эастосувати щодо них в í дом i теоротичн! у явления при достатн1х рконерименталышх доел^гениях, i зумовлшть

актуальность теми даного дооияження.

Метод роботи о вивчення особливостеП arouiraj динамши структурио-невпорядкованих систем, побудова теорп низьно-ensprifi¡¡',¡x колнвннх збудхень, термодинамши i kíhgthkíj протпса-ючих у них атомних та електронних прочее i п.

Наукова новизна: у робот) вперте дачиА розв'язок иорерзхо-вшшх вщо проблем, що дозволяс 3 едшшх позиц10 розгляпути яномальн! властивост! некристал1чг;их waTopiojiiB, лзс i в1япов1даст.ь як за атомш-динаьйчт, так i за слектрочн! влас-тивостi. Все це дае гпдетави вважати, то проведен) дослЦвення в!дкряваоть новий науковий напрямок, який «окна сформулювати як "досл1дкення низъкотемпературних r.poueci в в структурмо-невпорядкованих системах з детальним урахуванням $орщ локального потешаалу".

Практична циипсть дисертаии визначлеться широким рикорп-станням у ф1зип'1 i технш! невпорядкованих систем. Я склочод1-бних i piдких нагпвпровшшах мае Micue ефект переключения, якиЯ привертае увагу своими прикладники можливостями. Сильно леговаш нашвпрившшки використовувться як матер! аш для лазера i термоелекричних пристрой. Фотселектричн! властивосп ;;0!фистал1чних нэгпвпровшпшв [халъкогешдне скло, аморфниЯ кремтй) « петрив1альними i викриваюгь прикладш перспективи для м1кроелектрон1ки. Сели вшюситься М9тал1чне скло з уткальними електричними, ыехатчнимм, корозШшми. радк-шдДни-ми властивостяии. Uiкавх структури типу "метал-л;сл9ктри:<-нз-твпроыдник". а також структур« з подвойними i потр]йиимп Д1електричними тарами, в яких píshomohíthí електронт та atovjii г.роцеси на границах роэгкшлу обумовлшгь ix пггенсивне викори-стання в твердот1Льшй уЛкрселектоотш.

¡'л захист ккносяться таю ccüo3.hi положения:

1. Флуктуат i параметров лскальних агомних потеши ал i в у стеклах i аморфних тотраедричних натвпроиМниках аа&гйпвчупть-ся типовыми флуктуатями ткроскотчио! структури. Знайдш! м'як!, а також двоямш локалыи потенц'1али являться olorcruruo ОДНОМОДСВИМИ.

2. Рух атома по м'ятй мол i внкликае когореитш перем!шшя оточувчих його агом1в, ¡¡¡.о В1д:юр.!Л'к> результатам нейтронного розешшя. Когерентно перуинш.'ння атомп; приводить до зростання ефсжтивноо паси атомноо частники о шлыюсто коли-

вних збуджень бозонного типу в м'яких одноямпих потенц!алах.

3. Врахування статистичних флуктуашй локальних пруяних констант дозволяо по<?улувати теор!1) коливних спектр!в стекол, яка передбачае ун!версальну поведшку иальност! коливних стан!в у р!зних стеклах.

4. Важливе значения в прсцесах нел!нШюго резонансного поглинання звуку ! електромапитного випром!нення в скл1 мае взаемод!я двор!вневих систем. Бона вилошдае за так зване явище спектрально! дифузи, котре спричинсе особливосп поглинання ! форму випаленно! д1рки. Спектральна дифуз1 я грае важли-ву роль також у затуханш сигнал!в ротац!йко! та дво!мпульсно1 луни. У випадках дво1мпульоно! ротац1йно! 1 стимульовано! луни !! вплив значно славший.

5. Незвичайна нел1н1йна поведшка коеф\ц!ента поглинання звука в метал1чному скл1 зв'язана з нелп-йй^епэ релаксац!йного поглинання. Характерна температурна залекн!сть релзксашйного поглинання зв'язана з розпод1лом локальних атомних потенц!ал1в.

(3. Процеси атомжп дифузП в структурно-невпорядкованих матер1алах значно ефективнша. Це пов'язако з флуктуац!ями дифу-зхйних бар'ер1в, завдяки чому 1снують гюр!вняно легк! шляхи для дифуз 11.

7. Внаслиок взаемод!! нейтральних домлшок з нос!ямя струму дифуз!я дом!шок впливае на електронн! властивост! аморфного •нашвпровиншса в широкому штервал! температур. Енергетично виг1дк1 флухтоногкшбш стани з в!дм!нноо в1д сэреднього значения концентрацией домшок в зон! локал^заци нос!я. Змши елек-тронних ! оптичних властивоетей аморфного нагпвнров!дника пов'язан! з дифуз!йними процесами формування ! розпаду флуктуо-нних стан 1 в.

0. Дослижет електрент й атемн! процеси в некристал1ч-них матер!алах маитъ в1дношення до вивчення механ1зм1В примусо-во! деградацП 1 стар1ння матер1ал1В ! прилад!в електронно! те-

Х!ИКИ.

Апробация роботи . Матер1али дисертац! 1 були представлен! ! допов!дались на:

- ьижнародних конферешаях "Фонони-89" (ФРН, 1989), "Аморфн! нап1впров1дники-В9" ССРСР, 1989);

- всесоюзних парадах; в теор! 1 нагпвпровшншв (Ереван, 1987; Донецьк, 1989; Льв!в, 1692); з ф1зики низьких температур

СЛен1нград, 1988); з фгзики в!дмов С Москва, 1984);

ПостiАннх сем!нарах s комл'ютерного моделивання де!-ри~ TiB структур« i власгивостей конденсованних соредошц CJleniii-град, 1985. 1985, 1987 ; Одеса, 1983. 1090; Кшв, 1092);

- всесогоних школах: з машинного модежввання дефект 1 в в кристалах СКривий Pir, 1982); о термодинам1ки i технологи на-п1впров1дникових кристал1В i шавок СI ва но -Франк t r.ci.ic, 198R);

- наукових сем! нарах: ФТ1 1м. А. Ф, Гоф$е РАН, ЛШ iM.Hl. Кал1шна (С. -Петербург). ДонФП УАН, 1Ф УАН.

Пу<5л1кац1 i. 3 теми дисертацП опубликовано 45 рпбп, список основних з них наведено в KiHui автореферата.

Структура i об' ем роботи. Дисертащя складаеться io всту-пу. семи рощи л 1». вкстоиов, двох додатюв i списку цптовано! лИератури. Об'ем дисертацН складае 248 сторпюк разом о 51 малинном i списком лНератури а 190 найменувань.

ЗМ1СГ РОБОТИ

У встул) обгрунтована актуальность теми дисертацН, сфор-мульована мета роботи, коротко викладено П оснокний эм)ст.

Перший роэд1л мае оглядовий характер. У ньому викладеш особливоет! атомно1 динамики в структурно-невпорядкованих системах. наведет експериментальн! факти, а також теоретична уявления, як1 склалися в поперед»!й першд. поданий ix критич-ний аналоз. виявлеш клечово лреблеми.

Макроскоп1чна система чаотинок е структурно-невпэрядкова-нос, якщо в розташуванно частинок ыдсутшй далътй порядок. Як наел 1 док цього потеншальна онерпя нос! я заряду в су мирному пот атом1В мае випадковий характер. Систем» вкасапчого типу, як-правило, не знаходяться в термодинамочШЙ piBnoBaal, атоьша структура метастабольна. а про р1вновагу можна говорит» 'Ильки cTocostio елементарних збудхспь того щ 'итого типу.

Випадковий характер потеитально.х рельеф/ амиик? я»с слек-тренно. так i этомн! стани систски. /лд*рсо;< 11J показав, ио при деякому ступет безг.орядку електронно стани лок&л'пупться. Шодо атомного руху bUowo, mo коефшоенти ди^уз'П атом!в в структурно-невпорядкованих матер'¡адах значно Сна agio лыса порядков) вит1. нок у кристал^чних аналогах. Причини висско! ру-хливост 1 атомов не зрозумш. Кром цього ога'.орпм'чггалнн

досл1длгення аморфних нап1впров1дник1в з рухливими домШками виявили нотрив!альн1 зм1ни ix електронних властивостей. 1нтерпретац1я зм1ни електронних властивостей. як i спостер!га-рться при структурних перебудовах, потребуе вивчення.

Особливо широким е спектр аномальних властивостей атомно1 п!дсистеми невпорядкованих матер1ал1в при ниэьких (0.01-300 Ю температурах 121. В облает! наднизьких температур Т<1 К заметь в1домого для кристал1в дебаевського закону С»Т спо-стер1гаеться теплоемтсть, близька до л1н!йн0! С»Т + (S=0.1-0. 4Э. При Т"10 К мае Micue niK в залежност1 С/Г3 в1д температу-ри. що свичить про залишкову (в пор1вняни! з дебаевськоо) теплоемн!сть. Теплопров1дн1сть К некристал!чних матер1ал1в при Т<1 К пропорц!йна Т2. В облает! температур 10-20 К в залеж-hoctí кст) мае м!сце плато. п!сля якого вона зростае приблизно по л!н!йному закону до температур порядка 100 К.

Були виявлен! Й inmi ун!версальн1 властивост! невпорядкованих систем, зокрема. характеры! темлературна ! частотна за-лежност1 поглинання звука i надвисокочастотного електромагн1т-ного поля, аномальне теплове розширення, особливост! комбшац!-йного розс!яння св1тла, непружного розс1яння нейтрон1в тощо.

Основний прогрес у розуmí-нн! низькотемпературнмх властивостей структурно-невпорядко-ваних матерiал!в зв'язаний з моделлв двор!вневих систем, як! в1дпов1Дають тунельним станам атомшх частинок у двоямних потенщалах [3] (рис.1). В мо-дел! ДРС щ!льн!сть станi в piB-HOMipHa, тобто n(E)=consi, що забезпечуе май же л!шйну тепло-емн!сть. Розкид енергчй Е-(А2+

j (Л

G обумовлений флукту-ац!ями асиметрп Д MiHiMyMiB двох ям ! амшптуд тунелюва-ння Лу=Ло?0ехр( -Ю, де ш0 -внутр!шньоямна частота, Д -потуктсть мiжямного барьера. Спостережувана теплопров1дн1сть K»TÍJ забезиечуеться резонанОним '

Рис.1. Двоямний потенц1ал i два перших енер-генетичних р1вня, як1 утворизть ДРС

розс1юванням фонон!в на ЛРС, взаемод!я э якими отюуеться дефо-рмац1йним потенц!елом у=аЕ/би, до и - днлатзщя. Кр!м того модель ДРС дозволила пояснити ряд законошрностоЯ погтшнзння звука 1 надвисокочастотного випромНговання.

Пор1вняння р1зних уявлень ыодел! ДРС з емгПричними данный приводить до висновку, що ця модель задов!льно описуе збудкення духе нязьких еяорг!й Е<1 К I »8 годиться для спису б!льш висо-коенерПйних збудкекь з Е>10 К.

Ноэважасчи на усп.1хи, досягнут! при 1нтерпретацН доели-них даних, модель ЛРС залишае без в1дповш ряд важливих пи-тань. Найважлив!;ие з них - про структуру локалъних атомних по-тени!ал!в. Иого дослШення допомогяо б в1дпов!сти на ряд шших питань. Зокрема,

- чи пов'язаш аномал) 1 ф!зичних властивостей досд!дяува-них об'екпв !з структурою !х локальних атомних потенц!ал1в;

- в чому природа универсально! повед!нки шДльност! колив-них стан!в структурно-невпорядкованих Матер1ал!в;

- як! э атомних рух!в залучен! до процесу тунелювання.

У ц!лому, проведений розгляд емп1ричних даних ! сформова-ких уявлень приводить до висновку про в1дсутн!сть повно1 карти-ти в!дносно особливостей атомно1 ! електронно! динам!ки в стру-ктурно-невпорядкоЕаних матор!алах. Розв'заннг) в!дм!чоних проблем присвячена основна частина рсботи.

В Розд)Л1 3 проведено досл!дкення флуктуощй "локальних атомних потенц1аглв в некристал!чних матер!алах. У роботах 145) дула висловлена !дея, зг!дно з якои в аморфних 1 склоподIбних матер1алах виключно важливу роль грають флуктуацП параметра локальних атомних потонц!ал1В. Деяким з цих флуктуа-ц1й в1дпов1дають аномально мал! кваз1пружн! стал! к<<к0, до к0 - характерна серодне значения, близьке до звичайних значень в кристалах. М'яю (з к<<к0"> атомн1 потенц!али являрться суто ангарчон1йними 1 при в!дгтам дних сп1вв1дношеннях ч1ж параметрами можуть бути одноямними чи двоямничи.

Питания про специф!ку атомних потга-опал^в до пин итого часу практично не дослижувалось. Таке доогидження не вдэоться зд1йснити анаЛ1тично, тому моделовашт на ЕОМ ввакаеться тут едино припустимим методом.

Осноений напрям моделгвания полягае в поиуксг! м'яких локальних мод атомного руху. Як фпуктупшц параметри рооглядгшться

коеф!ц!енти в розклад! атомного потенциалу

V(x)=Cq(т) (x/r0D2+t(x/r0)3+(x/r0)4]. CID

де х означав вибрану локальну моду. Характерна атомна довжнна Гд введена для обезрозм!ривання коефф!ц1ент1в i?, I, зв'язаних з пох1дними потенциалу в точц! екстремума, с0 - атомна енерг1я.

Модельними об'ектами вибрат a-SiOg i аморфш тетраедричн1 нап!впров1дники a-Si. a-Ge, оск1льки для них виконана значна к1льк1сть експериментальних досл!джень аномал!й атомн.о1 динамики. Для кожного Í3 5x10^ випадково сформованних фрагментi в структури методом молекулярно! динамики було досл!джено потен-ц!ал вибраного атома i знай дет коеффшенти i?, t для bcíx мод його руху. Як приклад на рис. 2 приведен! пстограми розпо-д!лу цих величин для найм'яки;о1 моди атома кисню в a-S10p.

В!дпов!дн! з глад жен i неперервн1 розпод1ли SC17) 1 FCU описан! емп!ричними формулами

«С т>) =А |т)|ехрСтуд^. F(U=CZnrfi72 expC-t2/2j»t2)

3 параметрами A=9.64, ¿5^=0. 27. 72. Функщ i розшшлу за 1ншими модами 1 для 1шшх матер1ал1в в!др!зняються в основному т1льки параметрами.

В двоямних потенц!алах (1) мояуть реал!зуватись двор1внев! системи. Шльшсть 1х стан!в n(E'J при заданих розпод!лах i F(t) даеться виразом

ПСЕ) » З^с'^^КОЖО} .

Для знайдених вище значень параметр!в одержуемо для a-SiОт п ® 2x10, а для a-Si n » lCr^epr хсм В a-SiOg íBopiBHeBi системи 13 uii льшсто стан1в на порядок меншои знайден! 1 по íh-Ш1Й з нормальних мод. Як показало досл1дження. параметри двоя-мних потешна/ив другого типу в дек1лька pa3iB чутливШ! до ЗМШИ об'ему. тж ДРО першого типу. Це св1дчить, то ДРС другого типу, маючи меншу концентращг), сильн!ше взаемод!сть з фонона-ми. ТакиЯ висновок узгодхуеться Í3 зробленим на емп!ричн!й ос-hobí припущенням Блека i Халпер!на (61 про !снування ДРС двух типiв, з яких перш i в!дпов1лаоть за теплоемн!сть, а flpyri - за

Ч'смпопров1д!11сть к-ЗЮ^э.

3 урахуванням функц!П розвдцлу локалышх атомиих потеши-ал1ь проведена 1нтерпретац!я деяких експериментальних аномалоП ниэькотешературних властивостей структурно-невпорядкованнх ютер1ал1в'. теплоамност!, довшм вншного пробегу фонона. теплопровЦност!.

Рис.2. Пстограми фунюЦй розпод1лу кое$ф!ц1ент1в у 1 I потенц1алу (1) по найм'якшй мод1 в а-Б102-

Розд1л 3 присвячений досл1дженням низькоенерПйних колив-них збуджень в аморфних 1 склопод1бних матер!алах. Експеримен-ти . по вивченно теплоемност!, розс11звання нейтрон1в, комб1нац!йного розс1свання св1тла св!дчать, що иильн!сть колив-них стан!в стекол пСЛш) поводить себе б1лыи менш ун!версально. суттею в!др1эиявчись при цьому в!д щ!льност1 стан!в в кристал!. В област1 найнижчих енерПй Лм<1 к повед1нка п(/№)»сог)з1 в1дпов1дае модел! ДРС. В облает! енерпй Ли>10 К спостер!гаеться складна надежность пС Ни), котра спочатку эрос-тае больш р1зко, н1ж дедаовсьиа иЦльшсть стаи¡в дСЛьО « ые\ а потом стае больш пологое з теншииею до подальшого спаду (рис. 3).

Рис.3. Частотна залекн!сть шльност! сташв'в склопо-Л1(5иому а-БЮд. Штрихом показана дебаевська щ1льшсть статв. На верхи ¡.Я шкал!

для подальшого пор!вняння

в1дкладен! В1дн0сн! значения енергИ «/Ир СйЮд- деба-евська енерг1я). Суц1льна

крива - розрахунки пСйю) в наближенш когерентного по-тенц!алу.

и»

у »

2

4 ^ ТГц

Наша 1нтерпретаЩя основана на врахуванн! флуктуаШ лока-льних атомних потенц!ал!в 1 зводиться до таких тверджень. 0 м'яких атомних потенц1алах реал!зусться кваз1локальн1 коливн1 стани з випадковими параметрами. При малих енерг!ях вони явля-ють собою ДРС !з щ!льн!стю п(ЛмЗ»сопз1. Стани з б1льшими енерг1ями близьк! за типом до звичайних коливань дефект!в пом'-якшення в кристалах. 1м в!диов!дае швидко зростаюча з енерпеп иЦлъшсть пСЛш). При достатньо високих енерг!ях стан1в стае так багато. що вони сильно взаемод1ють ! усусп!льнт)ться. Це приводить до випологування залежност1 пС йьй.

. Як!сний акал!з щ!льност! стан1в зводиться до такого. Ми припускаемо, що затравочна функц!я ПдС/ш) швидко спадае при зменшенш ы. На границ! и •* 0 затравочна иильн1сть п0 виявляе-ться луке малой. Б!диов]дно мало 1 розо1шання фонон1в на цих станах. Тому сл!д чекати. що при и 0 щлъшсть стан 1 в зумов-лшться. аднтивнимн вкладами кваз!локальних коливань 1 фонон1в: пС и<.э) =п0( ймЗ +дС йм). 1э зростанням ю значно посилсеться розсосвання фонтан1в на розонансних КБаз!локальних коливаинях завдяки росту !х иЦлыюст!. ПдС Ли) ! ширини ГС пи). Адитнвн!сть зникае. коли в!дпов1дна довжина пробегу Ь^СпдГЛ2}-1 зр!вноеться з довжино» хвил! А. тобто В!дбуваеться "перекачка"

частини стан!в з високочастотно1 д!лянки спектру в низькочасто-

гну. При цьому щ1льн1сть стан1в эначно эростае. При достатньо високих енерг1ях. коли 1ш£ (Е - масовий оператор) зр1вншться з характерною ширижж спектра ймр, тобто ?2= ПдГ/дЛшдк1, висновок про суперадитившсть щ1льност! кваз1локальних стан 1 в 1 фоношв перестав бути справедливим. Щ!льн1сть стан1в стае слаб!шою, н1ж дебаевська залежн!сть.

Анал1тичний вираз пСЛи) одержано в $ормал1зкп Т-матриц!. Р1вняння у5а° ¿р зв'язуе функц1в Гр!на ОдрСа/З -

1ндекси вузл1в) системи, то розглядаеться, з функц1ею Гр1на 1деально1 гратки сР^ через матрицю розс!яння Т^, яка задово-льняе р!внянню

VWUcЛЛ|3 • ^

Д6 иа- вузлове збурення. Вводячи 1-матрицю окремого дефекта 1а= =11а/( 1-и^цд), представимо р!вняння С 2) в вигляд!

де матриця Тд^ зв'йзана з Т^ сп1вв1дношенням Т^Ч^Т^. Р1вняння (23 е точним, прйчому другий член в його прав1й части-н! описуе вэаемодИэ М1Ж окремими кваз1локальними поливаниями, параметри яких визначаються полюсами випадкових амгштуд 1й.

Розв'язок р1вняння (3) шукався в довгохвильовому набли-• женно ?2<<1» яке вклсчае як режими слабкого (^«13, так 1 сильного (^ЫЗ розс1яння фонон!в. В наближенш усереднено! I-матриц! одержано результати, як! в1Дпов1дасть як1спим ьпркува-нням, викладеним вище.

Методом когерентного потенциалу проведено числов! ро-зрахунки щ1льност! стан!в. Щ1льн1сть стан1в на рис. 3 зображена в вид! залежност1 п(Лм)=п[с(/ш))с!с/сКЛс<>) в1д фоношкл енергН Лм=с1/2. Як видно, знайдена залежшсть п1дтверджуе висновки анал1тичного розгляду 1 як1сно узгоджуеться з екстюриментально» кривою.

Розд!л 4 присвячений теорИ нел1н1йних резонансних явищ у стеклах з урахуванням взаемодп низькоенерпйних коливних збуд-жень. Побудова повно! теорП стримуеться в першу чергу тим, цо мае М1сцеявище спектрально! дифузп. Суть в тому, що кожна ДРС створюе навколо себе поле деформаЩй, яке спадае оборноно пропори! йно кубу вистан!. Знак ц!е! деформацп визначаогься зн-ч-

ком тензора деформац!йного потениЦала 1 тим, в якому стан1 -верхньому чи нижньому - знаходиться дана ДРС. При переходах знак деформаЦП зм1нсеться на протилежний. Теплов1 ДРС п1д впливом фонон1в зд!йснюють переходи з нижнього в верхн1й стан 1 навпаки, Тому створюване ними в скл! поле деформац!й флуктуюе з часом.

В свою чергу енерПя будь-яко! ДРС змжюеться при деформа-цП. Тому переходи в оточуючих п теплових ДРС приводять до то- . го, що ця енерг!я також флуктуюе з часом. Випадкова зм1на з часом енергП ДРС за рахунок взаемодп э !ншими ДРС 1 одержала назву спектрально! дифузИ.

Явще спектрально! дифузИ не позначаеться на величин! л1-шйного коефШента резонансного поглинання завдяки сталост.1 щ!льност1 статв ДРС в скл1. Ало нел1н1йне резонансне поглинання дуже чутливе до флуктуащй з часом енерга резонансних ДРС. При заданШ.частот1 зовн!шнього поля накачки а резонансна ДРС то выходить з резонансу, то знову повертаеться в резонанс.

Спектральна дифуз1я проявляемся 1 в шшому нел!тйному -резонансному явит! - випалввашй д!рки. В скло одночасово пода-етьсл два пшульси. Один - сильний з частотою м , вп! грае роль накачки. 1нший. слабкий, з частотой - пробний. Вимхрие-ться затухания пробного !мпульса в залежное?! В1Д розладу м-с^.. Мае м!сце понятие зменшення поглинання пробного !мпульса на частот! насичення Свипалсна д!рка).

Чутлив1 до спектрально! дифузи 1 когерентн1 резонансн1 явища - акустична I д!електрична луна, аналоги сп!ново! ! фоно-нно1 луни. Досл1днення !снуючих р!зновид1в луни в стеклах до-ззоляе одер&ати !нформац1и про час релаксаш! тунс-льних стан!в, вивчити !х взаемод!в з фоноками.

При розгляд! динам!ки ДРС використовують формальну аналога М1Ж двор1вневою системою ! частинков !з спШом 1/2. Розв'я-зок р!вняиь Блоха для компонент матриц! густини ДРС дозволяв вазначити значения феноменолог!чно введеннмх час!в повздовжно! Т1 1 поперечно! Т^ релакеащ1. Явите спектрально! дифузП вра-ховуеться В1ДП0В1ДНИМ вибором величина що е непосл1довним ! приводить в деяких випадках до нев1рних результат!в. „

Описан! явища з урахуванням спектрально! дифузп вивчались в рамках тако! модель В центр! системи знаходиться резонансна ДРС, оточена N р!вном!рно розпод!леними в об'ем! V тепловими-

ДРС. 5Мна власно1 частоти резонансно! ДРС, зумовлено! вэа-емод1ею з тепловими сус1дами, дор1внюе

ЛАаШивиЭ-еКй^М^аЭ .

дв - випадкова функц1я часу, яка описуеться телеграфним

процесон. Бона позн1нно приймае значения +11 -1 в випадков! моменти часу з частотос Р0, що дор1внсе частот! стрибк!в тепло-во1 ДРС. Р1зн1 функцИ ми вважаемо некорельованими.

И^/йру2^3, де г1 - вистань в1д 1 -то! теплово1 ДРС до резонансно!, р - густина скла, V - середня швидк1сть звука. О - дефо-рмащйний потенц1ал. В1дм1гиью. що Л1Сг0) « Н/т^ = Ес1 - характерна енерг!я взаемодН резонансно1 ДРС з тепловими внасл!док спектрально! дифуз!!.

За 1нтервал часу А1 випадково вибрана теплова ДРС зд1йснюе стрибок. На другому кроц! перевертаеться якась !ша теплова ДРС I т.д. На кожному кроц! для дано! величини розладу г=и>-е/Ь розв'зуеться система р!внянь для д!агонально! п ! нед1атонально! Г компонент матриц! густини резонансно! ДРС:

Ап/31=-уСп-п03-Г РеГ .

аКеГ/31=РСп-1/2)+з 1шГ-(у/2)РеГ , . (4)

81тГ/а1=-з Ш-<.г/2ПшГ .

Тут Пд=1ехр(е/Т)+1]-*- р!вноважна населенн!сть верхнього р!в-ня резонансно! ДРС; б^-ДиШ.

. В пром!жках м!ж переворотами теплових ДРС з=соп51 ! система мае анал1тичний розв'язок. Параметри системи Р, г, Г е величини випадков! 1 по ним проводиться усереднення. Нарешт!, результата розрахунюв усереднввались по конф1гураи!ям теплових ДРС.;

Коеф1Щент поглинання знаходився усередненням коеф>!ц!ен-Т1в поглинання для резонансно! ДРС з ф!ксованим розладом К-2/РХРеГ>. по вс!м конф!гурац!ям теплових ДРС.

Одним з найважливших результатов розгляду стац!онарного режиму е оберненопропорц!йна заложи!сть коефаиенту поглинання

ШтенсивностК а « 3 р1вняиня Блоха вит1кае закон я м р-1, тобто коефф1ц1ент поглинання оберненопропорц1йиий корню квадратному 1з 1нтенсивност1. Эалегппсть е?Ш « Р-*, яка спостер1га-лася в деяких експеримен- ¿¡¿¡С

тах може бути зв'язана з тим. що у виконаних екс-перимонтах тривал1сть 1мпульса була досить малою, так що не встанов-лювався стац1онарний режим. На рис.4 наведен1 ре-зультати розрахунку коефЬ ц!ента поглинання в неста-цЮнарному режимь При ма-лих тривалостях 1мпульсу для коеф!ц1ента поглинання мае м1сце залежн1сть а « Р" тод1 як починаючи з часу

-1

Ш/Г0 залежтсть прямуе до виду а <х

Форма випалено! Д1рки знаходилась 1з виразу

ч - -2

/ > 1 1 \\ 1 \\ Х\

-2 > \ У"р

Рис.4. Залежтсть а(Р) в нестационарному випа-дку при 1=Г0""1Л0 С13. Г0_1/5 (23. Г0-1 С 33,

/1Р "1

4Г,

С4Э.

¿а^С/аеДп^^С Ь) ЙС -е/Л-АгаС I) 3>1=

де ы^ - частота пробного 1млульсу мало! 1нтенсивност1 в прису-

тност1 сигналу накачки, що викликае зм!ну населенност1 =п-пд в момент часу I для резонансно1 ДРС з розладом г.

Дп2(и = 1э

(3) вит!кае алгоритм розрахунку. Энайдемо Дп2Ш для вс1х мож-ливих.значень розладу г. Тод1. зг1дно (3), для кожного моменту часу слоя вибрати таке &п , для якого мае мюце р1вн1сть м-с^+ДаСОиг. 1нтеграл по вс1м I для вибраного таким чином Ап 1 зумовлюе форму випалено! д1рки.

Форма випалено! д!рки досл1джена для тих те випадк1в 1 з тими ж параметрами, що 1 стац!онарне нел1шйне поглинання. Бона

не е лоренцевоп в ус1х розглянутих випадках, коли важлива спек-тральна дифуз1я. 9 р1внянь Блоха випливае лоренцева форма д!рки. Зазначимо також, що 11 ширина не залежить в1д 1нтенсивност1.

В останн1Й частин! розд!лу проведен! розрахунки для таких вар1ант!в д1електрич-но1 луни: дво1мпульсно1. три1мпульсно!, ротац!йно1 та дво!мпульсно1 ротац1й-но1. Як приклад, на рис.3 приведений випадок ротами йно! луни. В1н детально вивчався в недавн1х експериментах Баера ! Ш1кфуса [8]. В даному випадку 1мпульс вклвча-еться протягом часу тр, а пот1м фаза поля !нвер-туеться I сигнал луни спостер1гаеться на фон! вклвченого 1мпульсу (див. вкладку на рис. 0).

. Результата розраху-нк!в показали, що найсЯлыи сильно спектрал'ьна дифуз!я впливае на амшнтуду дво-1мпульсно1 1 роташйно! луни. Найменш чутлив1 до спектрально! дифузП дво1мпульсна ротацойна та три1мпульсна луна. У вс!х досл!джених випадках затухания мае експоненц!альний характер.

В роздМ 5 викладена нел!н!йна тоор!я релаксац!Иного пог-линання звуку в метал!чному скль Релаксац1йне поглинання обу-мовлено модуляц1ев населенности ДРС гГ П1д впливом зм!нного поля деформацП звуково1 хвил1. Модулям я зумовлена пер1одичнои з часом зм!ноо в!дстан! м!ж ровнями, Е, яка залежить в!я часу

А б

1

0.6 0.2

Г" 1

Лир

"А

г-

]

2

3

4 б

10

20

30 ир

Рис.5. Вплив спектрально! ди-фуз11 на величину ампл!туди ротац!йно1 луни. Е^О (1), 0.3 (2), 3 (3), 8 (4), 10 (33

ЕШ=1СА+с1 соз<Л;)г+й02]1/? , Г6Э

де с1 — ампл1туда модуляцП. Така модуляц1я розщеплення Е викликае зм1ну населеност1 верхнъого р!вня, яке сп1знпеться за фазою в!д розщеплення.

Релаксац1йне поглинання починае залежити в1д 1нтенсивност1 при с1>Т . Знаходячись б!льшу частину пер1оду в збудженому стан!. в коротк1 прсшжи часу тривал!стю 1р«Т/с!м<<ьГ-1 ЛРС може збуджуваться. отримуючи енерпю в1д електрон1в.

СлЦ розр!зняти два випадки - високочастотний 1 низькочас-тотний. В високочастотнсму випадку от0>)Т/с1 час *-р<<Тд (т0 -характерний час релаксацП ДРС в тепловому шарП. ДРС проб!гае тепловий шар 1 не встигае збудитися. Збудження буде в1дбува-тися лише за рахунок р!дких.процес1В збудкення в шар1 порядка Т. У випадку ниэьких частот Сит0«Т/сО 1р>>т0 1 ДРС встигають багаторазово ралаксувати, проходячи тепловий шар. Найб1льший внесок у поглинання давть тч з них» котр! встигапть зробити це всього один раз внаслпкж мало! тунельно! прозоросп барьеру Ад. ГИсля цього ДРС з ймов1рн!сто порядка одиниц! може зрела-ксувати зразу, а можуть затягнути свою релаксации до момента часу, коли П енерпя стане порядка с1.

Явище затягування релаксацП обумовлене тим, що час релакг сац11 т зростае пропорц1йно енергП ДРС. Це приводить до та-ко1 залежносИ коефщ1ента поглинання в1д жтенсивност!

а^а^Т^На^МпС^ОТд:):)] .

де 1 а2- числов1 коефщ1енти порядка одиниц1.

Релаксац1йне поглинання мае характерну температурну залеж-Н1сть: при низьких температурах воно пропорц1йне Т3, при зрос-тант Т - зовсхм не залежить в1д температури, а при Т»100 К мае ч!тко вираяений п1к. Задов1льно описати поведШку а(Т) вдаеться Т1льки э урахуванням знайденого в розд1л1 2 розпод1лу локальних атомних потенц1ал1в.

Роэддл 6 присвячений процесам атомно! дифузи в структур-но-невпорядкованих системах та деяким прикладним аспектам, зв'язаним о дифуз^ою.

Ведомо, що в невпорядкованих матер1алах атоми б1льш рухо-м1. шзх у кристалах, а сам1 вони - б1льш чутт'ев1 до процес1в структурно! релаксацП. Ш особливост! обумовлеш вигшдковим характером по гениального рельефу для дифундуичо! частинки.

Гнаима словам!. - для отомно1 частки мае ьйсце розпод1л за баръэрамм РСЕ) 1 коефЩ1ент дифузП мае вираз

О=ОО0ХрС-<Е>/кТЭ , (7)

де 00 - перэдекспонетЦальний мновник. <Е> - в1дпов1дним чином осерэднена енэрг1я активацП. Могла показати, що <Е> дор1вн»э р1внв прот1кання. Ер. ОстаннШ являе собов м1 Шмальну енорг!и рухомого атома в випадковому пол1 1 зв'язаний 1з середой м значениям Е сп1вв1дношенням

Ер = Е - и<г .

Тут а - дисперс!я розподолу РСЕЭ, и - додатня константа порядка одиниц1 1 залетать; в1д РСЕ).

Одержано сп1вв!дношення дозволяв 1нтерпретувати експериме-итально спостережуван1 особливост1 дифуз!йних пронес!в в невпо-рядкованих матер!алах. Д1йсно, коефш1ент дифузП в ехрСда/кТ) раз вищий, н1к в кристалочних аналогах. Структурна релаксац1я матер1алу зм!нюе величину с. при граничному переход! дае крис-ташчне значения еноргй активацП, визначае П неарен1усову повед!нку.

Теор1я протШання дозволяв отримати 1 передекспоненц!аль-ний множник 00- В1н також залежить в1д ступеня невпорядковано-ст1 середовища с I, як правило.-зменшуеться в структурио-невпо-рядкованих системах.

Атомна дифуз!я в невпорядкованих системах контролсе ряд ваюшвих в прикладному план! процес1в, як1 визначаэть стабкль-н1сть роботи м!кроелектронних пристро1в. Сюди водносяться структур« на аморфному та пол!кристал!чному кремни (б!полярн!, по-льов! транзистора, швидкод!юч1 прилади з зарядовим зв'язком), вс1ляк! гетероструктури. системи "метал-метал", "метал-наги в-пров1дник" та 1н. Теор!я атомжн дифузП, що розвинена в периий частин1 розд!лу. дозволяв передбачити дифуэШю-контролсвчу не-стаб!льн1сть структурно-невпорядкованих систем.

В1домим прикладом такого роду е електродифуз!я в тонких пл1вках. Електродмфузоя - одна з иайбтьш гюширених в!дмов у приладах, особливо - надвисокочастотного доапззону та жтегра-льних схемах э великим ступеней 1нтеграци. Осиовнпм каналом

гншюрааосу в пол!крнстал!ч1тх пл!вкаи о границ! верен. 1еиуюч1 ! (одело граничь зерен дозголгють одерлати 1н$ормзоип лише про загольниП характер ф1он«ипх прсцсс!в, я;с!' проходять у систем!.

Оссбливост! електродифуз!1 могна 1нтерпретувати, виходячи 1з перколяЩйного механ1зму мЛграц!), описаного в перш1й части-н! розд!лу. Передбачена повод1нка передекспоненщйного мноаника приводить до ц!какого висновку в!дносно температурно1 эалеж-ност1 часу роботи до водмови. Виявляеться, то при температурах Т>Ткр пл!вка з большою енерг1ег> активацН в1дмови менш стЧйка, н1х гшвка з меншим значениям Еа. ПерколяцШшй характер Энного струму в тонких шпвках приводить до специф!чного розм1рного ефекту, актуального для субм^кронних шпвок.

Особливосто атомно1 1 електронно1 динам1ки в структурно-невпорядкованих системах складають основу фозичних процес!в, що визначають примусову деградац1ю 1 природне стар1ння м1кроелек-тронних пристро1в.

Матер1али чи виготовлен1 на !х основ! прилади рШо знахо-дяться в основному стан!, коли електронна ! ядерна п!дсистеми в р!вноваз!. Як правило, в результат! вс1ляких флуктуац!й в1дбу-ваеться неперервне збудження ! релаксацхя як електрон1в, так 1 ядер. Леградац1я ! природне стар!ння можуть забезпечуватись' д1ео механ1зм!в, обумовленних конкретними електронно-ядерними.; взаемод!ями. Ш механ!зми специф!чн1 для кожного типа приладу 1 проявляться в заяежност! в!д функц!ональних особливостей та режим!в його експлуатац1Ь

СЫльним для вс!х цих процес!в являеться модиф!кування потенциального рельефу для атомних зм!щень. На ранн!х етапах дестабШзацп приладу деформац!я потенц1ального рельефу незна-чна, прилад не виходить за границ! необх1дних параметр!в. Э часом необоротн1 змони потеншального рельефу накопичувться, вагомим стае внесок випадково! складово1. Зростае рухлив1сть атом!в. що спричинюють б!льш!сть твердофазних процес1в (утворе- . ння роэномаштних дефектов та дом!шкових комплексе, перерозпо-дол легувчих домшок, взаемну дифуэ1в та 1н.).

В розглянутих прикладах неупорядкованость системи приводить до прискорення дифузойних процес!в. визначавчи нестаб1ль-н!сть приладов. О 1ншого боку, можна вказаги випадки, коли знач-но швидкосто дифузо 1 "працюють" на прилад. Типовою еситуац!я з

гетеруванням порушеними шарами. Чим витий стутнь невпорядкова-hoctI шару, тим б1лылий коеф1ц1ент дифузи дефектов, i, як на-слЦок. вища стутнь очищения активно! облает! нриладу в!д дефект1в..

В Розд!л1 7 розвинута теор1я електронних стан!в в аморфних нап!впров1дниках з рухливими дом1шками. У cepil нодавойх експе-риментальних досл1джень електронних властивостей аморфного г1-дроген1зованного кремойю a-Si:H 110) виявлений !х зв'язок з процесами дифугзIi воднв. 1нтерпретаи!я результат!в, яка засно-вана на дуге детал!зован!й моделi локалозованих електронних ct3híb, не е задов! льноо. Бона вклечао небезеумн!вн1 принущення про енергетичну залежн!сть ix щ!льност1, реакциях утворения i розпаду дефектов та 1н.

' Наша !дея полягае в урахуванн! впливу швидко1 дифузИ дом1шок на электронно властивост1 аморфного матер!алу. Пряма взаемод1я дом!шок з локалозованими нос1ями в шлин! рухомост1 аморфного нап!впров!дника приводить до утворення флуктуац!й ко-нцентрац1й домошок в 30Hi локал!зацп нос1я, названих Кривоглазом флуктуонами 111].

Для електрона (те ж саме водноситься i до доркиЗ , локал!-зованого B 30HÍ з л!нойиим розм1ром R , к1нетична енерг1я порядка ft'^/mR2 , а потеноцальна лШйно залежить bíд локально! концентрац!i дом!шок п. При в!дпов!дному в!дхиленн! An величи-ни п в!д середнього значения енерг!я електрону знижуеться на А'Ал. де A'=consl. Але при цьому зменшуеться ентроп!я системи 1 в1льна енерг1я при температур! Т зростае на величину порядка TF^An. Як результат в!льна енерг1я описуеться виразом

F^-A'An+ft^/ffiR^+TR^An . (8)

Бона досягае MiHiMyMa при Ап»а~3 i R»( ft^/mTArO^)>a, де а -характерна м!жатомна водстань.

В аморфн!й систем! потенц1альний рельеф дом!шкового атома мае випадковий характер i Еизначаеться ймов1рносним розпод!лом, який для простоти вважаемо прямокутним з шириною В (рис. В). При Т=0 дом!шков1 атоми посл0довно заповнюють нотенц1альн! ями з енергоями в!д мон!мально! до деяко! демаркацойно! enepri! ц-.

Як 1 у випадку (8) електрон. докал!зований в сферо радi уса R>>a з eHeprieD с нище краю рухливооп л!н!йно взаемод0е з

локальной концентрацию дом1шок. Але на в1дм!ну в!д ситуацП в кристалах, в1дхилення локально! концентрацП дом!шок в1д серед-нього значения вшсликае програш в енергП нав1ть при нульов1й температур!. Д1Ясно, АИ надлишкових дом!шок в облает! локал1за-ц11 заповншть енергетичн! мШмуми с шар! ширинос &Е=ВСа/Ю3АМ вище енергП Це приводить до зростання екерп 1 на 1/2ДЬ'ЛЕ= =В/2(а/Ю3САЮь. Повна енерг!я флуктуона е

а

ь

Ш

.» 1л

3

Рис.6, а - флуктуац1я концентрацП домшкових атом1в в зон! локал!зацП електрона при формуванн! флуктуона; 6 - вила-дковий потенц!альний рельеф для дом!шкового атома 1 щ1льшсть стан!в м!н!мум!в потенц1альних ям. За в!дсутност! електрону ато-ми дом1шок заповнеють мШмуми 1 1 3 до демаркац!йно1 енергН ^; при формуванн1 флуктуона додатково заповнюсться м1н1муми 2 1 4; В - ширина ймов1рносного розпод1лу м!н!мум!в потенц1альних ям Св1сь абсцис - щ!льн!сть стан!в, В1сь ординат - енерПя)

Е=е-А(а/И3АМ+В/2(а/Ю3СЛ№2 СО)

! м1н1мальна, коли Я^И^А/В. При цьому

Е=с-*0 , ¥0=СА2/2В)Са/-Ю3

В друг1й частин! розд1лу викладена теор1я флуктуон1в з уоахуванням флуктуац!й кикористаних величин, то виникають завдя-

ки реал!зац11 р1эних набор 1 в лотенц1альних ям для атом1в дом1-бюк. 0ц1н!ються також ентроп1йний вклад у в i льну енерПю при роэгляд! флуктуон1в при ск1нченних температурах.

В останн!й частиш розд1лу запропонована флуктуонна модель «-Sl:HTa приводиться критичний анал1з i si вставления теорети-чних та експериментальних даних'.

ВИС1ЮВКИ

В дисертац!i одержан! так) основн! результата

1. Проведено дослЦження флуктуац1й локальних атомних по-тенц!ал!в в некристал1чних матер1алах. Розрахован! параметри атомних потенц1ал1в. Показано, що значн1 флуктуацН цих параме-тр!в забезпечуються типовими флуктуац!ями м!кроскошчно! струк-тури.

2. Продемонстровано iснування м'яких локальних атомних по-. теншал!в. котр1 е ефективно одночодовими i можуть бути як одно-, так 1 двоямними. Наведен! емп!ричн! формули. як! опису-ить ймов1рн1сн! розпод!ли випадкових параметр!в м'яких по-тенш ал! в. СШнена ццльшсть стан1в двор!вневих систем, як1 ви-никавть у двоямних потснц!алах.

3. Виявлено два типи двор!вневих систем. Двор!внев! систе-ми другого типу, маючи меншу концентрац1в, сильнIшо взаемод!ють а фононами i спричиншгь теплопров!дн1сть стекол. Дворгвнев! системи першого типу в'тпоъ'щвкть за теплоемшсть стекол.

4. Вквчена м!кроскоп1чна структура м'яких атомних потетЦ-ал1в-в a-S102, характера значения 1х параметр!в та картина атомних pyxiB. Всгановлено. no рух атома кисню по м'як!й мод! супроводжуеться когерентними перем!|деннями 1нших атомов. Це приводить до зростання ефективно) маси ¿¡томно i 'метки I кЦльно-ст1 коливних збуджень боэонного типу в м'яких одноямних потен-ц!алах

5. Побудована теор!я коливних cneKTpiB стекол, осиовона на врахуванн1 статистичних флуктуащй локальних пружних констант. Показано, що при мапих частотах раст шльносп от-им в пионачае-ться адитивними вкладами фоножв i невзаемод i лчих Mi ж собоо кваз1локальних коливань. Е) громi»Miй облает) квяз!локольш коливання сильно вэаем0Д10ть Mix собоп, то робить Ht н'илди

суперадитивними. При внсоких частотах эростання адлыкхпч стан i в слов!льлюеться. Teopin перодбача« ун1версальну .поведшсу шльност1 статв у pisinix стеклах.

0. Проведено розрахунки низысотемпературнсп теплоемпостi аморфних матер!ал1в. Вони засновал i на спектр! збуджель, мо ви -никають у випад!сових атомних потешиалах скла. В зон! наднизь-ких енерг!й, де ni збуду.ения описувтъся моделлв двор1вневих систем, розрахунок дое близьку до л1шйно! температурку залеж-HicTb теплоемкость D облает i температур Т>!0 К теплоемл1сть обумовлена майже гармотйними квазиюкальними коливаннями в м'яких одноямних лотешаалах. Взаемод1я м!ж такими коливаннями врахована в рамках наблихення когерентного потенциалу. Розрахо-вана температурна залекикть теплоемиост! hkícho ствпадае ::> ексиериментэльними даними в широк!fi облает i температур.

7. Проведено досл^дження залежност! нпзькотемпературно! теплоемност! bí л часу. Всталовлено, то немолотонлий вид CCU зв'язаний ja специф!ков розлод^лу локальних атомних потешЦа-

Л! В.

8. 3 урахуванням знейдених фунгаШ розпод1лу локальних потенциал)в виконано числов! розрахунки довжини В)льного пробегу фонона в слои, темлературно! залежност! теплопровшюс-Ti ci-SiO-,

Cj

9. Проангшзовако впляв спектральное дифузн на нелаийне резонансне поглиналня i випалену дiрку в стеклах. Показано, що в стационарному випалку при великих пггенсивностях коеф!ц1ент поглиналня обернуло npouoprjifliinfl ¡нтелсивност! падавчов хвиль В несташонарлому режим! при малих триралостях !мг.ульса мае Mi сне коренева залежшеть косфёшелта поглинання в i д иггинсивносп. Ширина вилолено! /Црки внзначаеться спектральной дифузеею i практично не залечить в!д Иггенсшмоит!.

10. Дооиджело деякё рплювнди дёелектричло! луни в стеклах з урахуванням спектрально! дифузн. Показано, що спектраль-на дифузё.ч грае вахливу роль у затухание сигналi в ротагайно! та flBoiMnynbCHoi луни. У випадку двоемлульсноё ротацейноё та стимульованое луни i i вплив злачно слабший.

И. Виконано числов! розрахунки релаксац!йного поглинання в стеклах з урахуванням низькоелерпйних коливних збуджель. Проанал!зовала повед!нка коефиЦента релакеащйного поглинання в областях високих ! лияьких частот. Побудована температурна

заложи1сть релаксац1Иного поглинання з урахуванням розпод1лу локальних потеши ал! в.

12. Передбачено ефект значжп активацП атсмних процес!в у структурно-невпорядкованих системах, В1н зв'язаний з наявшст» випадкового силового поля, яке д1е на дифундугчу частку. Эрос- * тання ступеня' хаотичное^ цього . поля приводить до експононц i ального зростання швидкост! дифузП. Вид1лен! найб1льш характера особливоетi процес1в дифузН у невпорядко-ваних середовищах.

13. Розглянуто взаемод1о рухливих нейтралымх дом1шок з ло-кал1зованими електронами в аморфней рочовинЬ Показано, що ено-ргетично виг!дн! флуктуонопод1бн1 стани з вшинним в!д серед-нього значениям концентрацП дом1шок в 30Hi локал1зацИ елект-рона. Знайдено енергетичн! характеристики i иЦльтсть стан!в флуктуон!в в аморфному матер! алЬ Запропонована модель електро-нно1 структури a-Sl:H, яка заснована на урахуванн1 взаемодИ рухомих aTOMiB водно з локал!зованими електронами. Вивчено зв'язок електронних ! онтичних властивостей аморфного naniBnpo-в!дника з процесами утворення 1 розпаду флуктуонних стан!в.

14. Встановлено зв'язок npoueciB прискорено! дифузП у невпорядкованих системах з процесами деградац!! i природного стар1ння приладив сучасно! м1кроелектрон!ки.

Основний 3MicT дисертац!i опубл1ковано в роботах:

1. С!оловьев В. Н. Диффузия в аморфные« металлических слоях.// ФММ, -1982. -Т. 54, в. 5. -С. 876-879

2. Solovev V.N. Aloraic Partlcle Délocalisation Effect in Desor-• dered Media.// Phys.stat. sol. Ca).-1984, -V.83.N 1. -P.533-553

3. Соловьев В. H., Хрисанов В. A. К теории диффузионных процессов в неупорядоченных конденсированных средах.// ФТТ. -1984. -Т. 28,в. 8,-С. 2399-2404

4. Соловьев В. Н. Перколячионный механизм диффузии в неупорядоченных средах. // ФММ. -1984. -Т. 58, в. 2. -П. 252-256

3. Горин Б. М. , Плотникова Л. Г. . Соловьев R. Н. Сравнение процессов тепловой и радиационной деградации транзисторов.// Электронная техника. Сер. 2. Полу проводниковые приборы. -1РП2, в. 7 С158).-С.31-34

0. Синкевич В. Ф., Соловьев [1.11. Физические механизмы деградации полупроводниковых приборов. // Зарубежная электронная техника. -1884.в. ?:Г273). -С. 3-4П

7. Соловьев U.M.. Синкевич D. Ф. , Дядина Г.Л. О механизмах элек-тродиф^узненных отказов тонкопленочной металлизации. // ЖТФ. -1983. -Т. 05. в. 2. -С. 348-333

8. Соловьев D.H. Моделирование нм DUM локальных атомных потенциалов и электронных состояний в некристаллических материалах. // Сб.: Моделирование? на DUM дефектной структуры кристаллов.-Л.: ЛФГИ, 1Ü87. -С. !"Ы11

9. Соловьев Б. Н. , Хрисанов 13. А. Флуктуации локальных атомных потенциалов в аморфном кремнии. // ФТП. -1083. -Т. 22, в. 4. -С. 680091

10. Паршин ДА.. Соловьев П. П. Численное моделирование спектральной диффузии в стеклах: нелинейное резонансное поглощение и выжженная дыра. // ФТТ. -1088. -Т. 30,в. 0. -С. 1Р68-1ЕЯ1

11. Гальперин Ю. Ы. , Карпов D. Г. , Сол obi .ев В. ¡1. О низкотемпературной теплоемкости аморфных веществ.// ФТТ. -1088. -Т. 30,в. 12.-С. 3636-3642 ■ -

12. Парлин Д. Д. , Соловьев В. Н. Спектральная диффузия, нелинейное резонансное поглощение и выжженная дьра: численные расчеты. // Сб.: Тезисы докладов ХХУ всесоюзного Совещания по физике низких температур.-Л.: ЛФГИ, 1983.-С. 124

13. Гальперин Ю. М. , Карпов В. Г. , Соловьев В. Н. Плотность колебательных состояний в стеклах.// ЖЭТФ. -1088. -Т. 94, в. 11. -С. 373-384

14. Дядьна Г. Д. . Соловьев В. П. , Хрисанов В. А. Процессы атомной диффузии в неупорядоченных системах. // Обзоры по электронной технике. Сер. 2. Полупроводниковый приборы.-1088, в. 2(1403). -С. 48

15. Соловьев D. Н. . Хрисанов 0. А. Туннельньх? состояния в аморфном кремнии. // ФТП. -1989. -Т. 23, в. 1. -С. 68-72

10. Карпов В. Г. , Соловьев D.H. Флуктуоны в аморфных веществах. Модель гидрогонизированного аморфного кремния. // ФТТ. -1989. -Т. 31.B.Ü. -С. 226-232

37. Дядына Г.А. , Соловьев D.H. Флуктуации локальных атомных потенциалов в аморфных тетраэдрических полупроводниках. // Сб.: Тезисы докладов Х1У Всесоизного (Пекаровсгсого) Совещания по теории полупроводников. -Донецк. : ДонФТИ АНУ, 1989. -С. 118

18. Карпов В. P., Соловьев В. Н. Флуктуоны в аморфных полупроводниках. // Cd.: Тезисы докладов Х1.У Всесошного СПокаровского) Совещания по теории полупроводников. --Донецк. : ЛонПИ АН У, 1989. -С. 202

1В. Дядька Г. А:, Карпов В. Г., Соловьев Ü.M., Хрисзнов O.A. Флуктуации локальных а'томлых потенциалов в «морф:«« рм':ес?вах. // ФТТ. -1989. -Т. 31, в. 4. -С. 148-133

20. Gaiperin Yu. М. , ParshinD.A. . Solovyev V.M. Nonlinear lo*-temperature absorption of ultrasound and electromagnetic waves in glasses.// In:Proc. Int.Conf. "Chorions-ПТ, -Heidelberg. 1989. -P. 476-478

21. Aldabergenova S. B. , Karpov V.O. , Kougia К. V. , Pevtsov A.B. , Solovyev V. N., Feoktistov A. Electronic staler; in amorphous semiconductors with mobile ircpuri tyes.// In: Advances in Amorphous Semiconductors, ed by H. Fritzcho, Voi Id Scientific, -Singapore, 1989.-P.384-404

22. Алдабергенова С. Б.. Карпов В. Г.. Коугия К. В. , Певцов А. В. . Соловьев В. Н. , Феоктистов Н. А. Флуктуонные состояния в аморфных полупроводниках. Модель гидрогенизированного аморфного кремния. // Сб.: Материалы Международной конференции Некристаллические полу проводники-89", Ужгород, 1989. -С. 13-113

23. Дядьна Г. А. , Карпов В. Г., Соловьев В Н. Низкоэнергетические возбуждения в a-Si02- // OTT. -1930. -Т. 32, в. 9. -С. 2bül-200Ö

24. Алдабергенова С. Б., Карпов В. Г. , Коугия К. В. , Певцов А П. . Соловьев В.Н., Феоктистов Н. А. Электронные состояния в аморфном полупроводнике с подвижными примесями. 'Гер>пстинулг!-рованные процессы в a-Si: Н. // ©ТТ. -1990. Т. 32.к. 12. -С. 3'J/J-

, 3612

25. Паршин Д. А. . Соловьев В. Н. Моделирование на ЭВМ спектральной диффузии- в стеклах. Явление "бьежонноС дьры" и нелинейное резонансное поглощение.// ФТТ. -1991. -Т.33,г- 2.-С. 331-340

23. Паршин Д. А. , Соловьев В Н. Моделирование на ПОМ явления эха в диэлектрических стеклах.// ФТТ. -1091. -Т.33.н. 2. -С. 371-3713

27. Гальперин ЮМ.. Карпов В. Г., Соловьев В. И 0 временной зависимости низкотемпературной теплоемкости ?»«>p-Jüiix полупроводников и стекол.// Сб. :Тезисы докладов ХУ Пекарорского Совещания по теории полупроводников.-Донецк.: Д'чгМ'И AR-', 1992.-С. 31-32

Питована л i тература

1. Anderson P. W.. Model for the electronic structure of amorphous semiconductors.// Phys. Rev. Lett. -1975. -V. 34, N 15.-P. 953-955

2. Phillips W. A. Two-level states in glasses.//Rep. Prog. Phys. •1987. -V. 50. -P. 1657-1703

3. Anderson P. W., Halperin В. I., Varma G. M. Anomalous low-temperature properties of glasses and spin-glasses.-// Phil. Mag.-1972.-V.25. M l.-P. 1-9; Phillips V. A. Tunnelling states in amorphous sol ids. // J. Low Temp. Phys.. -1072. -V; 7. N 2. -P. 351-357

4. Карпов В. Г. . Клингер M. И. , Игнатьев Ф. И. Теория низкотемпературных аномалий тепловых свойств аморфных структур. // ЮТФ. -1983. -Т. 84, в. 2.-С. 761-773

5. Ильин М. А.. Карпов В. Г., Паршин Д. А. Параметры мягких атомных потенциалов в стеклах.// ЮТФ.-1987.-Т.92, в. 1.-С.291-296

0. Black J. L., Halperin B.I. Spectral diffusion, phonon echoes, and saturation recovery iri glasses at low temperatures.// Phys Rev. B. -1977. -V. 16, N 6. -P. 2079-2893

7. Galperm Yu. M. , Ourevich V. L., Parshin D.A. Nonlinear resonant attenuation in glasses arid spectral diffusion.// Phys.. Rev B. -19FJ3. -V. 37, N 17.-P. 10339-10349

8. Baier 0., Schickfus M.v. Dielectric rotary echoes in vitreous silica.// Phys.Rev. B. -1988. -V.38, N 14.-P.9952-9957

9. Hurikllnger S.. Raychaudhuri A. K. Thermal and elastic anomalies in glasses at low temperatures. // Prog, in Low Temp.Phys., v. IX. ed. by 1). F. Brewer. 1980. -P. 265-344

10. Street R. A., Kakalios J., Tsai С. C.. Hayes T. M. ' Thermal-equilibrium processes in amorphous silicon.// Phys.Rov.B.-1937. -V. 33. H 3. -P. 1316-1333

11. Кривоглаз M. А. Флуктуонные состояния электронов.// УФН.--1973. -Т. 1.11, в. 4. -С. 617-054