Нетепловое воздействие СВЧ электромагнитного поля на перенос массы и заряда в кристаллических телах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

0 г г, ОД

1 О фЕЗ 1998

На правах рукописи

РЫБАКОВ Кирилл Игоревич

НЕТЕПЛОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ СВЧ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПЕРЕНОС МАССЫ И ЗАРЯДА В КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛАХ

01.04.03 — радиофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород — 1998

Работа выполнена в Институте прикладной Физики РАН (г. Нижний Новгород).

Научный руководитель: кандидат физико-математических

наук В.Е. Семенов

Официальные оппоненты: доктор физико-математических

наук, профессор Е.В. Суворов

кандидат физико-математических наук, доцент В.Н. Чувильдеев

Ведущее предприятие: Институт физики микроструктур

РАН (г. Нижний Новгород)

Защита состоится " 16 " 02_ 1998 г. в 14 часов

на заседании диссертационного совета Д 003.38.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук в Институте прикладной физики РАН (603600, г. Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института прикладной физики РАН.

Автореферат разослан " /3 « 0 / 1998 г.

Ученый секретарь ,

диссертационного совета "—г*--

доктор физико-математических -—

наук, профессор Ю.В. Чугунов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы. Создание технологий высокотемпературной обработки материалов, использующих энергию СВЧ электромагнитного поля, является актуальной научно-технической проблемой. Перспективность таких технологий связана с возможностью получения материалов, значительно превосходящих традиционные по своим функциональным и эксплуатационным свойствам. Объемный, контролируемый и селективный характер СВЧ воздействия обеспечивает принципиальную возможность управления микроструктурой материалов в процессе их получения, что позволяет создавать новые материалы с заданными свойствами. Важным преимуществом нагрева СВЧ излучением над традиционными методами является также значительное (до одного порядка величины) сокращение энергозатрат при изготовлении материалов.

Высокий технологический потенциал методов обработки материалов СВЧ излучением обусловил значительный интерес исследователей к ним. Широкое развитие исследований в данной области началось в конце 80-х гг. Первые экспериментальные результаты продемонстрировали перспективность применения методов СВЧ нагрева для спекания оксидных керамических материалов [1], отжига пост-имплантационных дефектов в полупроводниках [2], переработки промышленных отходов [3] и др. Исследования выявили ряд специфических особенностей (так называемых "микроволновых эффектов") в протекании процессов в обрабатываемых материалах, обусловленных применением для нагрева СВЧ излучения. Некоторые из этих особенностей (специфическое неоднородное распределение температуры в материале [4], тепловая неустойчивость, приводящая к локализации энерговыделения на малых масштабах [5], и др.) связаны с объемным характером СВЧ нагрева. Однако значительную часть экспериментально зафиксированных "микроволновых эффектов", например, понижение энер-

гии активации процессов массопереноса при СВЧ нагреве [6], зависимость характера протекания этих процессов от частоты поля и удельной поглощенной СВЧ мощности [79], не удается объяснить в рамках представлений о чисто тепловом действии СВЧ поля. Они имеют более фундаментальную природу и связаны с преобразованием энергии СВЧ электромагнитного поля в энергию неравновесных возбуждений в твердом теле, то есть с так называемым нетепловым взаимодействием поля и вещества.

Проблема соотношения тепловых и нетепловых эффектов в процессах взаимодействия СВЧ электромагнитного поля и твердого тела представляет значительный общефизический интерес. Существенная роль нетепловых эффектов указывает на возможность заметного влияния на массоперенос неравновесных возбуждений с весьма небольшим энергосодержанием (что следует из малости времени релаксации неравновесных состояний в твердом теле). Вместе с тем, выяснение природы и механизма реализации нетеплового воздействия СВЧ поля на массоперенос в твердом теле имеет важное практическое значение для технологий конструкционных и функциональных материалов, полупроводниковых приборов, СВЧ электроники и др.

Целью диссертационной работы является теоретическое исследование роли и соотношения тепловых и нетепловых эффектов в физических процессах взаимодействия поля и вещества, имеющих место при СВЧ обработке материалов.

Круг рассмотренных в диссертационной работе задач включает в себя кинетику уплотнения дисперсных материалов в неоднородных температурных полях, возбуждение неравновесных высокоэнергетических колебаний кристаллической решетки при СВЧ воздействии, динамику плазмы заряженных вакансий ионного кристалла в высокочастотном электрическом поле.

Научная новизна.

I. Разработана математическая модель, описывающая процессы термической обработки дисперсных порошковых материалов на основе представления о сплошной среде, характеризующейся сдвиговой и объемной вязкостями и способностью к самопроизвольному уплотнению. Исследована золь термических эффектов в специфических особенностях ЗВЧ обработки материалов. Найдено объяснение образования локализованных областей уплотнения (горячих пятен) три спекании с применением СВЧ нагрева.

I. Исследована диффузионно-дрейфовая динамика плазмы шряженных вакансий ионного кристалла в высокочастотном электрическом поле. Найдены механизмы нелинейного 'выпрямления" высокочастотных потоков вакансий. Найдены механизмы селективного воздействия поля на перенос вакансий, приводящие к увеличению эффективности генерации квазистационарного массопереноса. Предложено объяснение экспериментального факта уменьшения энергии активации процессов массопереноса при применении ЗВЧ нагрева.

5. Построены решения задач о деформировании ионных фисталлических тел, вызванном усредненным пондеромо-горным воздействием высокочастотного электрического юля. В частности, предсказан эффект развития гофриро-ючной неустойчивости плоской поверхности тела (а также шоского легированного слоя) в тангенциальном высоко-[астотном электрическом поле.

I. Исследованы процессы квазистационарного переноса заряда в ионных кристаллических телах, вызванные усредненным пондеромоторным воздействием высокочастотного шектрического поля. Построенная теоретическая модель 1рименена к описанию экспериментов по измерению ква-(истационарного тока, возбуждаемого при СВЧ воздейст-ши на ионный кристаллический образец, включенный в ¡амкнутую электрическую цепь.

Практическая ценность. Полученные результаты могут быть использованы при оптимизации существующих и создании новых технологий СВЧ обработки материалов, в частности, при разработке методов электронного управления массопе-реносом в твердых телах.

Использование результатов работы. Результаты диссертации использовались для интерпретации результатов и планирования экспериментальных исследований в области СВЧ обработки материалов в ИПФ РАН, а также для интерпретации результатов экспериментальных исследований СВЧ детектирования на ионных кристаллах в университете Висконсин — Мэдисон (Мэдисон, США).

Публикации и апробация результатов. По теме диссертации опубликованы 4 статьи в научных журналах, 6 статей в сборниках трудов конференций, 2 препринта, 11 тезисов докладов. Основные результаты отражены в работах [1* -15*]. Изложенные в диссертации результаты обсуждались на семинарах в Институте прикладной физики РАН, в университете штата Мэриленд (США). Эти материалы докладывались на конференциях Общества материаловедения (США, 1994 и 1996 г.), Европейских рабочих совещаниях по микроволновой обработке материалов (Германия, 1994 и 1997 г.), конференции Американского керамического общества (США, 1995 г.), Всемирном конгрессе по микроволновой обработке материалов (США, 1997 г.), 10-й зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 1995 г.), школе НАТО "Достижения в быстрой термической и интегрированной обработке" (Италия, 1995 г.), 2-й Нижегородской сессии молодых ученых (Нижний Новгород, 1997 г.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Объем диссертации составляет 125 страниц, включая 100 страниц основного текста, 15 рисунков и список литературы, который состоит из 60 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и приведен краткий обзор достижений и проблем в исследованиях процессов СВЧ обработки материалов. Кратко, по главам, изложено содержание диссертации.

В главе 1 рассматриваются некоторые известные механизмы воздействия СВЧ электромагнитного поля на вещество в твердой фазе и анализируется их роль в процессах СВЧ обработки материалов.

В разд. 1.1 собраны основные представления о структуре и свойствах твердого тела, в рамках которых проводится все дальнейшее рассмотрение. Кристаллические тела рассматриваются в работе в изотропном приближении. В качестве основного микроскопического механизма, ответственного за процессы переноса в кристалле и его неупругую деформируемость, рассматривается диффузия вакансий. Показано, что зависимости концентрации вакансий N и их коэффициентов диффузии 1> от температуры имеют активаци-онный характер:

где и — соответствующая энергия активации. Эффективная вязкость кристаллического тела г\ определяется коэффициентом диффузии и характерным масштабом Л, на которое перемещаются вакансии при деформации [10]:

где О. — характерный объем вакансии. Вакансии в ионных кристаллах несут эффективный электрический заряд, равный нескомпенсированному заряду окружающих вакантный узел ионов, и при наложении электрического поля участвуют в дрейфовых движениях.

(1)

Анализ механизмов СВЧ воздействия начинается в разд. 1.2 с исследования чисто термического эффекта — неоднородного нагрева способного к уплотнению вещества. Эволюция дисперсного (порошкового) материала в неоднородном температурном поле рассматривается в рамках специально разработанной математической модели, основанной на модели вязкоупругости Максвелла [11] и отличающейся от нее учетом второй (объемной) вязкости и способности вещества к самопроизвольному уплотнению:

5;,

2Щ/_ = д_ ы ы

'V

V V)

+ Л-

Л

де„ д ( | ' Г

+ «Г +-£---; (3)

д(\ЗК ) Зд д

95:;

—^ = 0.

дх]

В (3) 8,-,, 5у — усредненные (макроскопические) тензоры деформации и напряжений в материале, 8;у- = е,-, - е^б^ / 3, = - 5„8,7 / 3 — их сдвиговые (антисимметричные), а в,,, — объемные (симметричные) части; г\, С, — эффективные коэффициенты сдвиговой и объемной вязкости порошкового материала; ц, К — эффективные упругие модули сдвига и всестороннего сжатия; а — коэффициент теплового расширения; х, — компоненты радиус-вектора. Посредством величины Г характеризуется действие капиллярных (лапласовских) напряжений, которое приводит к самопроизвольному уплотнению порошкового материала. Изучается влияние термоупругих напряжений и термически обусловленной неоднородности эффективной вязкости материала на его уплотнение. Анализ показывает, что мерой дополнительного вклада неоднородности температуры в относительное уплотнение порошкового материала является величина деформации теплового расширения аД Т, где А Т — перепад температуры в материале. Малость указанной ве-

личины в процессах СВЧ обработки (она не превышает 10~3 ... 10~2) позволяет сделать вывод о том, что неоднородность температуры не может быть основной причиной экспериментально зафиксированного ускорения уплотнения при спекании. Вместе с тем обнаружено, что при достаточно сильной зависимости вязкости от температуры возможно сильное локализованное уплотнение в небольшом объеме, окружающем точку максимума температуры (минимума вязкости). Такие локализованные области сильного уплотнения ("горячие пятна") часто наблюдаются в экспериментах по СВЧ спеканию [12].

В разд. 1.3 анализируется возможность ускорения процессов диффузионного переноса в твердом теле под действием СВЧ поля за счет неравновесного возбуждения высокоэнергетических мод в спектре колебаний кристаллической решетки. В рамках приближения Дебая получена оценка поглощенной энергии СВЧ поля, содержащейся в неравновесных высокоэнергетических колебательных модах. Оказывается, что эта энергия (на единицу объема) по порядку величины совпадает с энергией поля Е2/%-к и составляет в условиях СВЧ обработки материалов весьма малую долю (порядка 10~б) от энергии высокоэнергетических (с энергией, превышающей энергию активации диффузии Ц) колебаний в равновесном спектре. Таким образом, СВЧ поле в эассматриваемых условиях не может оказывать сколько-нибудь заметного влияния на диффузионную подвижность 1Томов в кристаллической решетке.

В главе 2 рассматриваются процессы массопереноса, свя-¡анныс с воздействием высокочастотного электрического толя на заряженные вакансии в ионных кристаллических материалах. В начале главы показано, что дрейфовая составляющая потока вакансий в ионных кристаллических материалах под действием электрической компоненты поля ; величиной порядка 1 кВ/см, характерной для процессов ЗВЧ обработки, может значительно превышать диффузи-

онную составляющую, обуславливающую массоперенос в соответствующих процессах без электромагнитного поля. Поскольку в высокочастотных электрических полях дрейф вакансий имеет в первом приближении осцилляторный характер, существование не исчезающих при усреднении по периоду поля потоков вещества возможно только в результате различного рода нелинейных эффектов, "выпрямляющих" переменные вакансионные потоки. Как показано в данной главе, такие эффекты могут быть связаны в первую очередь с пространственными неоднородно-стями структуры твердого тела, порождающими возмущения движения вакансий.

В разд. 2.1 сформулирована математическая модель, описывающая диффузионно-дрейфовую динамику вакансионной плазмы ионного кристалла в высокочастотном электрическом поле. Модель включает в себя выражения для потоков ,Та заряженных вакансий каждого сорта а, содержащие диффузионный и дрейфовый члены, уравнения непрерывности для потоков вакансий, и уравнения квазиэлектростатики для самосогласованного электрического поля Е:

кТ

+ (V • .1) = 0; (4)

(V х Е) - 0;

(У.Е)^р,

где р ^ <1а^а / ^ — плотность пространственного заряда, связанного с вакансиями, да — эффективный заряд вакансий сорта а, б — диэлектрическая проницаемость материала, не связанная с вакансиями, О — объем элементарной ячейки кристаллической решетки. Применимость квазистатического приближения обусловлена рассмотрением кристаллических тел с характерными масштабами, много

меньшими длины электромагнитной волны, и относительной диэлектрической проницаемостью порядка нескольких единиц (например, частиц порошка оксидных материалов с размерами порядка 1 мкм при спекании излучением СВЧ и миллиметрового диапазонов). В разд. 2.2 разработана процедура решения нелинейных уравнений модели методом возмущений, использующим в качестве малого параметра напряженность высокочастотного электрического поля.

В разд. 2.3 получено решение для случая ионного кристаллического тела с однородными диффузионными свойствами во всем его объеме. Показано, что эффекты нелинейного "выпрямления" осцилляторных потоков вакансий, приводящие к возникновению квазистационарного направленного массопереноса, могут быть обусловлены формированием пространственного заряда у поверхности кристаллического тела. При этом усредненное пондеромоторное воздействие высокочастотного электрического поля оказывается эквивалентным (в смысле генерации квазистационарных потоков массы) действию механических напряжений, превышающих радиационное давление поля Е2 / 8л в /V-1 раз, где N — относительная концентрация вакансий в кристалле. Другой причиной "выпрямления" может быть преимущественно односторонняя проницаемость поверхности тела для потоков вакансий. При значительной асимметрии проницаемости влияние поля на процессы массопереноса в однородном кристалле в условиях, характерных для СВЧ обработки материалов, может оказаться существенным. В разд. 2.4 приведены результаты численных расчетов, иллюстрирующие аналитическое решение и определяющие пределы применимости метода возмущений.

В разд. 2.5 получено решение задачи о массопереносе, обусловленном усредненным пондеромоторным воздействием высокочастотного поля, для случая ионного кристаллического тела с повышенной диффузионной подвижностью

вакансий в приповерхностном аморфизированном слое. Показано, что действие тангенциальной компоненты высокочастотного электрического поля приводит к усиленному квазистационарному переносу вещества вдоль поверхности кристаллического тела. В результате усредненное пондеро-моторное воздействие высокочастотного поля генерирует массоперенос в

раз более эффективно, чем механические напряжения, равные по величине радиационному давлению поля. В (5) — коэффициент диффузии вакансий в объеме кристаллического тела, Дз — характерное значение коэффициента диффузии в аморфизированном слое, а — характерная толщина слоя, Л - характерный размер кристаллического тела. В применении к процессам СВЧ обработки дисперсных материалов полученный результат означает, что усредненное пондеромоторное воздействие СВЧ поля может являться причиной наблюдающегося на опыте ускорения массопере-носа по сравнению с традиционными процессами.

В разд. 2.6 описывается гофрировочная неустойчивость поверхности ионного кристалла в тангенциальном высокочастотном электрическом поле, обусловленная усредненным пондеромоторным воздействием. На основе решения в соответствующей геометрии задачи о массопереносе, аналогичной рассмотренной в разд. 2.5, получено выражение для величины инкремента указанной неустойчивости /.(к), учитывающее сглаживающее воздействие сил поверхностного натяжения:

где к — волновое число возмущения, у — коэффициент поверхностного натяжения, £о — напряженность внешнегс

о

^к2 |^Д,-2укЛГ(Д + каОв) , (6)

поля. Наиболее быстрое развитие неустойчивости происходит, когда напряжение поверхностного натяжения 2ук и эквивалентное напряжение, характеризующее усредненное пондеромоторное воздействие высокочастотного поля, имеют один и тот же порядок величины:

2ук(Х = Хтш[) = -^- — ^. (7)

' V тах; 3 8лг N О К '

Пространственный период образующегося при этом на поверхности тела рельефа составляет единицы микрон. Вычислен также инкремент аналогичной неустойчивости, развивающейся в плоском легированном (имеющем повышенную концентрацию вакансий) слое внутри кристаллического тела.

В разд. 2.7 обсуждаются физический смысл и практическое значение полученных в главе результатов. В большинстве случаев мерой усредненного пондеромоторного воздействия высокочастотного электрического поля является величина

радиационного давления поля Е2 / [13]. Полученные результаты свидетельствуют о том, что усредненное пондеромоторное воздействие СВЧ поля в ионных кристаллических материалах обладает определенной селективностью, благодаря чему его эффективность резко возрастает. Так, увеличение эффективности в ТУ"1 раз по сравнению с механическими напряжениями, продемонстрированное в разд. 2.3, связано с тем, что электрическое поле действует только на атомы, соседствующие с вакантным узлом решетки и имеющие поэтому нескомпенсированный заряд. С другой стороны, именно и только эти атомы являются способными к перемещению. В противоположность этому, действие механических напряжений распространяется на все атомы кристалла, большая часть из которых не может перемещаться. Поскольку концентрация вакансий N имеет акти-вационную зависимость от температуры, данным эффектом может объясняться уменьшение энергии активации процес-

сов массопереноса при СВЧ воздействии, наблюдаемое в экспериментах.

Другой аспект селективности усредненного пондеромотор-ного воздействия, обнаруженный в работе, связан с пространственным распределением интенсивности этого воздействия в неоднородном твердом теле. Проведенный в разд. 2.5 анализ распределения усредненной пондеромотор-ной силы внутри тела, имеющего тонкий приповерхностный аморфизированный слой с повышенным коэффициентом диффузии вакансий, показывает, что преобладающим в таком теле является локализованный в этом слое перенос вещества под действием тангенциальной компоненты электрического поля. Следовательно, усредненное пондеромо-торное воздействие оказывается дополнительно локализованным в пространственной области с наилучшими транспортными свойствами. Это приводит к дальнейшему увеличению его эффективности. Полный фактор, определяющий сравнительную эффективность усредненного пондеромо-торного воздействия, может достигать 108. Количественные оценки, сделанные в работе, показывают, что усредненное пондеромоторное воздействие может существенно влиять на протекание массопереноса в процессах СВЧ обработки материалов.

В главе 3 рассматриваются эффекты квазистационарного переноса заряда в ионных проводниках, обусловленные усредненным пондеромоторным воздействием высокочастотного электрического поля. При различных подвижностях носителей положительных и отрицательных зарядов квазистационарный перенос вещества сопровождается возникновением электрического поля разделения зарядов. Это создает возможность экспериментальной проверки построенной теории с помощью электрических измерений. В разд. 3.1 на основе разработанной в главе 2 математической модели рассмотрена задача о формировании распределения постоянного электрического потенциала в ионном кристалличе-

ском теле. Показано, что максимальная величина разности потенциалов между различными точками поверхности тела Лср определяется выражением

~ гл Г „Л"1

Е1 П( И а

а Аф и —---— + —

4 8л8 N^£>0, А)

(8)

и при реалистических амплитудах высокочастотного поля может быть вполне доступной для измерения.

В разд. 3.2 модель усредненного пондеромоторного воздействия высокочастотного поля применена к описанию временной динамики квазистационарных токов, возникающих при действии СВЧ излучения на ионный кристаллический образец, включенный в замкнутую электрическую цепь. Уравнения модели (4) рассматриваются в одномерной геометрии для случая, когда в кристалле имеются подвижные заряженные вакансии одного сорта. Результаты анализа показывают, что динамика релаксации квазистационарного тока к установившемуся значению существенным образом зависит от свойств контактных областей между ионным кристаллом и металлическими электродами. В частности, в зависимости от диффузионных свойств контактной области релаксация тока / может быть экспоненциальной,

/

32тге?Ж или пропорциональной 1 / V? :

4ла„Г

/= ехр-^^-1, (9)

£

/= асЕ>Я (10)

32ле^Ж 72кШ

В (9) и (10) ос — проводимость в контактной области, 5 — площадь поперечного сечения кристаллического образца, Л — его продольный размер, со — частота поля. Сравнение результатов анализа с данными экспериментов по измерению указанных токов в ионных кристаллах ИаС1 (с напыленными платиновыми электродами) и АяС1 (с электродами из проводящей серебряной краски) показывает, что в первом

V

случае релаксация тока с хорошей точностью описывается уравнением (9), а во втором — уравнением (10). Хорошее согласие экспериментальных и теоретических результатов можно рассматривать как подтверждение справедливости разработанной теоретической модели.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Разработана математическая модель, описывающая процессы термической обработки дисперсных порошковых материалов на основе представления о сплошной среде, характеризующейся сдвиговой и объемной вязкостями и способностью к самопроизвольному уплотнению. В рамках этой модели проведен анализ влияния неоднородности температуры в указанных процессах. Показано, что образование локализованных областей уплотнения (горячих пятен) при спекании с применением СВЧ нагрева связано с понижением эффективной вязкости материала в этих областях. Установлено, что термические эффекты не могут быть причиной наблюдающегося на опыте ускоренного уплотнения порошковых сред при СВЧ обработке.

2. Проведен анализ диффузионно-дрейфовой динамики плазмы заряженных вакансий ионного кристалла в высокочастотном электрическом поле. Показано, что формирование приповерхностного пространственного заряда, а также асимметрия проницаемости поверхности кристаллического тела для вакансий вызывают нелинейное "выпрямление" высокочастотных дрейфовых потоков вакансий. Селективное воздействие поля на заряженные вакансии и локализация потоков вакансий в приповерхностном аморфизиро-ванном слое кристаллического тела приводят к увеличению эффективности генерации квазистационарного массопере-носа. С помощью оценок установлено, что усредненное

пондеромоторное воздействие поля должно оказывать существенное влияние на течение процессов СВЧ обработки материалов. Показано, что экспериментальный факт уменьшения энергии активации процессов массопереноса при применении СВЧ нагрева объясняется изменением характера зависимости этих процессов от термически активируемых величин.

3. Построены решения задач о деформировании ионных кристаллических тел, вызванном усредненным пондеромо-торным воздействием высокочастотного электрического поля. В частности, предсказан эффект развития гофриро-вочной неустойчивости плоской поверхности тела (а также плоского легированного слоя) в тангенциальном высокочастотном электрическом поле. Показано, что пространственный масштаб возникающего при этом на поверхности рельефа определяется уровнем СВЧ мощности и находится в микрометровом диапазоне.

4. Исследованы процессы квазистационарного переноса заряда в ионных кристаллических телах, вызванные усредненным пондеромоторным воздействием высокочастотного электрического поля. Показано, что это воздействие приводит к возникновению квазистационарной электродвижущей силы, распределенной вблизи неоднородностей структуры тела. Построенная теоретическая модель применена к описанию экспериментов по измерению квазистационарного тока, возбуждаемого при СВЧ воздействии на ионный кристаллический образец, включенный в замкнутую электрическую цепь. Получено хорошее согласие с экспериментом при описании динамики переходных процессов измеряемого тока и его зависимости от СВЧ мощности.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1*. Rybakov, К. I., Semenov, Y. Е. On the possibility of plastic deformation of the ionic crystal due to the non-thermal influ-

ence of a high-frequency electric field. // Препринт ИПФ PAH № 340. 1993.

2*. Rybakov, К. I., Semenov, V. E. Possibility of plastic deformation of an ionic crystal due to the nonthermal influence of a high-frequency electric field. // Phys. Rev. B. 1994. 49, № 1. P. 64-68.

3*. Rybakov, К. I., Semenov, V. E. A non-thermal vacancy-drift mechanism of plastic deformation of grains in ceramics during microwave sintering. // Microwave Processing of Materials IV, edited by M.F. Iskander, R.J. Lauf, and W.H. Sutton (Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol. 347). Pittsburgh: Materials Research Society, 1994. P. 661-666.

4*. Rybakov, К. I., Semenov, V. E. Mass transport and dc electromotive force induced in ionic crystals by high-frequency electric field. // Solid State Ionics IV, edited by G.-A. Nazri, J.-M. Tarascon, and M. Schreiber (Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol. 369). Pittsburgh: Materials Research Society, 1995. P. 263-268.

5*. Рыбаков К.И., Семенов B.E. Термоупругие и вязкостные эффекты при уплотнении порошковой среды в неоднородном температурном поле. // 10-я Зимняя школа по механике сплошных сред. Тезисы докладов. Екатеринбург: УрО РАН, 1995. С. 215-216

6*. Rybakov, К. I., Semenov, V. Е. Plastic deformation of an ionic crystal due to ponderomotive action of high-frequency electric field. // Препринт ИПФ РАН № 357. 1994.

7*. Rybakov, К. I., Semenov, V. E. Mass transport in ionic crystals induced by the ponderomotive action of high-frequency electric field. // Phys. Rev. B. 52, № 5. P. 3030-3033.

8*. Rybakov, К. I., Semenov, V. E. Densification of powder materials in a nonuniform temperature field. // Phil. Mag. A. 1996. 73, № 2. P. 295-307.

9*. Rybakov, К. I., Semenov, V. E. Analysis of the influence of temperature nonuniformity on ceramics sintering. // Microwaves: Theory and Application in Materials Processing III, edited by D.E. Clark, D.C. Folz, S.J. Oda, R. Silberglitt (Ceramic Transactions, Vol. 59). Westerville: American Ceramic Society, 1995. P. 497504.

10*. Rybakov, К. I., Semenov, V. E. Possibility of microwave-controlled surface modification. // Microwave Processing of Materials V, edited by M.F. Iskander, J.O. Kiggans, and J.-C. Bolomey (Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol. 430). Pittsburgh: Materials Research Society, 1996. P. 435440.

11*. Rybakov, К. I., Semenov, V. E., Freeman, S. A., Booske, J. H., Cooper, R. F. Study of microwave-driven currents in ionic crystals.// Microwave Processing of Materials V, edited by M.F. Iskander, J.O. Kiggans, and J.-C. Bolomey (Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol. 430). Pittsburgh: Materials Research Society, 1996. P. 459-464.

12*. Rybakov, К. I., Semenov, V.E. Charge and mass transport in inhomogeneous solids induced by microwave fields. // Proc. 3rd Intl. Workshop "Strong Microwaves in Plasmas", edited by A.G. Litvak. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 1997. Т. 1, С. 374-379.

13*. Rybakov, К. I., Semenov, V. Е., Freeman, S. A., Booske, J. Н., Cooper, R. F. Dynamics of microwave-induced currents in ionic crystals. // Phys. Rev. B. 1997. 55, № 6. P. 3559-3567.

14*. Booske, J. H., Cooper, R. F., Freeman, S. A., Meng, В., Rybakov, К. I., Semenov, V.E. Thermal and nonthermal inter-

actions between microwave fields and ceramics. // Microwaves: Theory and application in materials processing IV, edited by D.E. Clark, W.H. Sutton, and D.A. Lewis (Ceramic Transactions, Vol. 80). Westerville: American Ceramic Society, 1997. P. 143151.

15*. Рыбаков К.И., Семенов B.E. Нетепловое воздействие СВЧ поля на процессы переноса в ионных кристаллах. // Вторая Нижегородская сессия молодых ученых. Тезисы докладов. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 1997. С. 24.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Meek, T. T., Holcombe, С. Е., Dykes, N. Microwave sintering of some oxide materials using sintering aids. // J. Mat. Sci. Lett. 1987. 6, № 8. P. 1060-1062.

2. Chenevier, P., Cohen, J., Kamarinos, G. Pulsed annealing of semiconductors by microwave energy. // J. Physique — Lettres. 1982. 43, № 8. P. 291-294.

3. Oda, S. J. Microwave remediation of hazardous waste: a review. // Microwave Processing of Materials IV, edited by M.F. Iskander, R.J. Lauf, and W.H. Sutton (Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol. 347). Pittsburgh: Materials Research Society, 1994. P. 371-382.

4. Thomas, J. R., Katz, J. D., Blake, R. D. Temperature distribution in microwave sintering of alumina cylinders. // Microwave Processing of Materials IV, edited by M.F. Iskander, R.J. Lauf, and W.H. Sutton (Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol. 347). Pittsburgh: Materials Research Society, 1994. P. 311-316.

5. Kriegsmann, G. A. Thermal runaway in microwave heated ceramics: a one-dimensional model. // /. Appl. Phys. 1992. 71, № 4. P. 1960-1966.

4

з. Janney, M. A., Kimrey, H. D. Diffusion-controlled processes n microwave-fired oxide ceramics. // Microwave Processing of Materials II, edited by W.B. Snyder, W.H. Sutton, M.F. [skander, D.L. Johnson (Materials Research Society Symposium 3roceedings, Vol. 189). Pittsburgh: Materials Research Society, L990. P. 215-227.

1. Wroe, R., Rowley, A. T. Evidence for a non-thermal micro-vave effect in the sintering of partially stabilized zirconia. // J. Mater. Sci. 1996. 31, № 8. P. 2019-2026.

5. Bykov, Y., Eremeev, A., Holoptsev, V. Influence of specific ibsorbed microwave power on activation energy of densification n ceramic materials. // Microwave Processing of Materials V, ed-ted by M.F. Iskander, E.R. Peterson, J.O. Kiggans, J.Ch. 3olomey (Materials Research Society Symposium Proceedings, /ol. 430). Pittsburgh: Materials Research Society, 1996. P. 385->90.

>. Bykov, Y. V., Eremeev, A. G., Holoptsev, V. Y. Comparative tudy of Si3N4-based ceramics sintering at frequencies 30 and 83 }Hz. // Microwave Processing of Materials V, edited by M.F. skander, E.R. Peterson, J.O. Kiggans, J.Ch. Bolomey (Materials lesearch Society Symposium Proceedings, Vol. 430). Pitts->urgh: Materials Research Society, 1996. P. 613-618.

0. Лифшиц И. M. К теории диффузионно-вязкого течения юликристаллических тел. // ЖЭТФ. 1963. 44, № 4. С. 1349363.

1. Москвитин В. В. Сопротивление вязко-упругих мате-|иалов. М.: Наука, 1972.

2. Zhang, J., Yang, Y., Cao, L., Chen, S., Shong, X., Xia, F. /licrowave sintering of nanocrystalline Zr02 powders. // Microrave Processing of Materials IV, edited by M.F. Iskander, R.J.

Lauf, and W.H. Sutton (Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol. 347). Pittsburgh: Materials Research Society, 1994. P. 591-596.

13. Литвак А. Г. Динамические нелинейные электромагнитные явления. // Вопросы теории плазмы, под ред. М.А. Леонтовича. М.: Энергоатомиздат, 1980. Т. 10. С. 164-238.

Кирилл Игоревич Рыбаков

НЕТЕПЛОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ СВЧ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПЕРЕНОС МАССЫ И ЗАРЯДА В КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛАХ

Автореферат

Подписано к печати 30.12.97 г. Формат 60 х 90 1/16. Бумага писчая № 1. Усл. печ. л. 1,44. Усл. кр.-отт. 1,44. Уч.-изд. л. 0,93. Тираж 100 экз. Заказ № 139. Бесплатно.

Отпечатано на ротапринте в Институте прикладной физики РАН, 603600, г. Н. Новгород, ул. Ульянова, 46