Разложение азидов серебра и свинца в электрическом и магнитном полях тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

£

§

На правах рукописи

КУЗЬМИНА Лариса Владимировна

РАЗЛОЖЕНИЕ АЗИДОВ СЕРЕБРА И СВИНЦА В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И МАГНИТНОМ ПОЛЯХ

Специальность 02.00.04. — физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Кемерово 1998

Работа выполнена в Кемеровском государственном университете на кафедре химии твердого тела.

Научные руководители: доктор химических наук, профессор, чл.-корр РАН,

Захаров Юрий Александрович;

кандидат физико-математических наук, доцент

Крашениимм Виктор Иванович;

Официальные опноненты: доктор физико-математических наук, профессор

Алукер Эдуард Давидович

доктор химических наук, профессор Еременко Николай Коадратмвич

Ведущая организация: Сибирский государственный индустриальный университет.

Защита состоится 12 октября 1998г. в 10 час. на заседании Совета по защите диссертаций Д064.17.01 в' Кемеровском государственном университете (630043, г.Ксмерово, ул.Красная, 6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кемеровского государственного университета.

Автореферат разослан 10 сентября 1998 г.

Ученый секретарь Совета Д 064.17.01 кандидат химических наук, доцент

Б. А. Сечкарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Применение современных технологических линий и интенсивной

обработки различных материалов часто сопровождается статической электризацией и действием излучения радиотехнических и электрических устройств. Особо следует выделить класс лабильных твердых веществ, способных распадаться при незначительных энергетических воздействиях, к которым относятся и инициирующие взрывчатые вещества (ИВВ).

Действие электромагнитного поля на данные вещества может приводить к возбуждению быстропротекающих процессов (детонация, горение), что может служить причиной пожаров и взрывов, а также вызывать медленные процессы разложения, приводящие к изменению физико-химических свойств ИВВ.

В связи с этим встает вопрос разработки эффективных методов управления стабильностью и реакционной способностью подобных веществ, чем и определяется практическая значимость настоящей работы. Теоретический аспект работы включает дальнейшее уточнение механизма медленного разложения азидов серебра и свинца с определением природы и свойств реакционных областей. Изучение разложения ATM в скрещенных электрическом и магнитном полях позволяет не только разработать метод управления скоростью твердофазной реакции, но и рассматривается как еще один метод исследования в химии твердого тела.

Разработанные методы при соответствующей корректировке могут быть использованы для изучения других энергетических материалов.

Исследования проведены на кристаллах азидов тяжелых металлов (ATM) - азидах серебра и свинца (AgNj, PbN6) - традиционных модельных соединениях химии твердого тела и штатных инициирующих взрывчатых веществах.

Целью работы является:

Экспериментальное исследование влияния электрического и магнитного полей на физико-химические процессы, инициированные постоянным электрическим полем и УФ-облучением в кристаллах азидов серебра и свинца. При этом в качестве основных задач исследования определены: -создание способов эффективного управления скоростью твердофазной реакции на примере электрополевого разложения в кристаллах ATM в условиях инжекции собственных носителей заряда ( N° ) электрическим и магнитным полями;

-разработка методов изменения реакционной способности кристаллов

ATM;

-разработка методов задания топографии пространственного

распределения продуктов разложения;

Научная новизна работы сводится к следующим положениям:

-впервые получен, эффективный способ управления скоростью

твердофазной химической реакции в азиде серебра и свинца постоянными

поперечными электрическим и магнитным полями;

-впервые обнаружен эффект влияния низких постоянных электрических

(до 1 мкВ/см) и магнитных (до 0,5 Э) полей на скорость твердофазной

химической реакции в азидах серебра и свинца;

-впервые получен неразрушающий метод выявления дислокаций в азиде

серебра;

-впервые экспериментально показано, что дислокации в азиде серебра обладают магнитным моментом;

-впервые разработан способ задания реакционной способности кристаллов азидов серебра и свинца.

Практическая значимость работы определяется следующими обстоятельствами:

предложенные эффективный метод управления скоростью твердофазной

химической реакции и эффект влияния низких электрических полей, а также

способ задания реакционной способности кристаллов позволяют не только

прогнозировать, но и управлять стабильностью и реакционной способностью

ATM при неконтролируемых энергетических воздействиях.

Защищаемые положения:

-Способ эффективного управления скоростью разложения азида серебра

слабыми электрическими и магнитными полями.

—Наличие магнитного момента краевых дислокаций в азиде серебра.

—Способ задания реакционной способности и топографии распределения

продуктов разложения кристаллов азида серебра.

Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались на: научной конференции

"Студенты и молодые ученые КемГУ" (г.Кемерово, 1994г.); школе-симпозиуме

по химической физике (г.Сочи, 1994 г.); 6 Международной конференции

"Радиационные гетерогенные процессы" ( г.Кемерово, 1995г.); 4

Международной конференции "Прочность и пластичность материалов в

условиях внешних энергетических воздействий" (г.Новокузнецк, 1995 г.); 9

Международной конференции по радиационной физике и химии

неорганических материалов РФХ-9 (г.Томск, 1996г.); 13 Международном

Симпозиуме по реакционной способности твердых тел ( г.Гамбург, Германия,

1996 г.); первом Всероссийском симпозиуме по твердотельным детекторам

ионизирующих излучений ( г.Екатеринбург, 1997 г.).

Публикации.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 15 научных работах отечественной и зарубежной печати.

Обьем и структура.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы,

содержащего 121 источник и содержит 149 страниц машинописного текста, 42 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе изложен литературный обзор, состоящий из двух частей. Первая часть посвящена широкозоннмм полупроводникам и изоляторам, в которой рассмотрены основные закономерности процесса инжекции носителей заряда в твердом теле; эффекты, связанные с пространственным перераспределением носителей заряда (Холла, магиитоконцентрирования, поля), в основе которых лежит действие силы Лоренца на носители заряда.

Рассмотрен магнитоэлектрический эффект; особенности влияния магнитного поля на спин-селективные реакции; действие электромагнитных полей на дислокационную структуру кристаллов и магнитопластический эффект. Представлен анализ существующих представлений о механизмах влияния магнитного поля на движение дислокаций. Также приведены литературные данные экспериментальных исследований влияния электрического и магнитного полей на скорость химических реакций.

Во второй части 1 главы представлены данные по физико-химическим свойствам, зонно-энергетической структуре, дефектам азидов серебра и свинца, а также рассмотрено электрополевое разложение ATM.

Вторая глава посвящена методикам синтеза и выращивания кристаллов азидов серебра и свинца; приготовлению образцов для изучения медленного разложения, осуществляемого в скрещенных физических полях; в постоянных контактом и бесконтактном электрических полях.

Для исследований закономерностей разложения кристаллов ATM готовили образцы в планарном варианте геометрии. В качестве электрических

контактов использовали галлий. Анализ газообразных продуктов медпенного разложения кристаллов ATM проводили методами: микроволюмометрии (метод Хилла), внешнего газовыделения и торцевого газа. С помощью метода Хилла контролировалось разложение в анионной подрешетке с чувствительностью 10-" моля. Внешнее газовыделение наблюдали во время элекгрополевого воздействия, когда кристалл на подложке покрывался слоем вазелинового масла толщиной * 1 мм. Чувствительность данного метода составляет также 10-" моля азота. Для исследования дислокационной структуры использовали методы: порошковых фигур и ямок травления. Также описан метод определения подвижности дислокаций в азиде серебра.

В третьей главе представлены результаты изучения электрополевого разложения Ag№ и PbNe ( в отдельных случаях разлагающее действие контактного электрического поля заменяли УФ- облучением) в поперечных электрическом и магнитном полях (схема проведения эксперимента показана на рис.1), которые используются в качестве инструмента управления твердофазными реакциями. Известно, что при напряжении 300 В и межэлектродном расстоянии 1 мм в системе Ga - AgNj - Ga реализуется режим монополярной инжекции дырок. Векторы магнитной и электрической составляющих лоренцевой силы совпадали по направлению. Поперечное магнитное поле и прикладываемое к галлиевым контактам электрическое напряжение включалось и выключалось одновременно и действие их продолжалось в течении времени Т«»которое изменяли от 1 до 18 минут.

Рис.1. Схема проведения эксперимента в скрещенных электрическом и магнитном полях

После выключения электрического и магнитного полей через определенное время (т) образец исследовали по методике Хилла, измеряли при этом объем выделившегося газа V, отнесенного к площади поверхности активной зоны Б.

Показан сложный характер влияния поперечных полей на кинетику постпроцессов, для этого построен график зависимости значения амплитуды первого максимума на кривой кинетики пост-процессов от значения напряженностей электрического и магнитного полей при времени воздействия тэ= 300 с (рис.2). Следует отметить: эффект влияния слабых магнитных Н=0,5 -г 1000 Э и электрических ¿?=10"5+1 В/см полей (рис.2, обл. 1 ); заштрихованная область значений Н и £ (рис.2, обл.2 ) - эффект усиления разложения и

отсутствие газа наблюдаем при Н > 10 000 Эи£>4 В/см (рис.2, обл. 3 ). Следует отметить, что объем газа, выделившегося при растворении кристалла не зависит от времени воздействия т, (1 - 10 мин.). Изменение напряженности магнитного поля приводит к изменению пространственного распределения

продукгов реакции: в области 2 (рис.2) газовыделение при растворении кристалла наблюдается с грани (010); при Н = 0,5 Э разложение вновь переходит на грань (100) как и при Н = 0. Визуальные наблюдения показали, что пузырьки газа, выделяемые при растворении (рис.2, обл.2 ) имеют электрический заряд, а также неравномерный характер пространственного распределения продуктов разложения по координате Y. Соотношение объема газа на противоположных сторонах кристалла грани (010) соответственно 3:1 (см. рис.3).

Как следует из рис.2, зависимости амплитуды первого пика от <£ и Н качественно совпадают, как и кинетика пост - процессов соответствующая различным участкам кривых Р (Н) и р (£). Однако при растворении кристалла пузырьки газа в случае поперечного электрического шля не имеют заряда. Отметим, что поперечное смещение продукта в случае электрического поля соответствовало смещению носителей положительного заряда. Если изменять время эксперимента, то нелинейно меняется чувствительность образца к поперечному полю, кроме того, она зависит и от ширины кристалла. Эти результаты подтверждают, что влияние поперечных полей на разложение ATM сводится только к действию лоренцевой силы.

Следует отметить эффект «магнитной памяти», заключающийся в том, что в течении 7 минут после обработки в магнитном поле газообразные продукты реакции имеют заряд. Этот эффект не связан с пространственным перераспределением носителей заряда под действием силы Лоренца, и подтверждается экспериментами.

Указывается возможность управления разложением, используя непосредственно магнитное поле Земли.

Внешнее газовыделение исследовали по объему выделившегося газа во время действия электрического и магнитного полей, а также во время действия электрических полей. В этом случае межэлектродное пространство кристалла

покрывали слоем вазелинового масла, между полюсами электромагнита зстраивали окуляр микроскопа во втором случае образец помещали между обкладками конденсатора и наблюдали за выделением газа через внешнюю поверхность кристалла (см. рис.4).Объем газа, отнесенный ко времени его выделения позволяет оценить скорость (ц.).

Рис.2. Зависимость степени разложения от напряженностей поперечных полей: 1 - электрического, 2 - магнитного, прямая 3 соответствует степени разложения в отсутствии поперечных полей. Точками 4,5,6 обозначены результаты, полученные с использованием магнитного поля Земли с временами эксперимента соответственно 10,15,18 минут.

nV/S

О.ЕЛ1 у

Рис.3. Соотношение объемов газообразных продуктов разложения на противоположных гранях кристалла при действии скрещенных электрического и магнитного полей: ширина кристаллов.

- и -

Внешнее газовыделение наблюдалось в узком интервале напряженностей магнитного поля (см. рис.5) и носило кратковременный характер («1мин.).

Рис. 4 Схема проведения эксперимента по методике внешнего газовыделения: 1 - окуляр микроскопа; 2 - кристалл; 3 - галлиевые контакты; 4 - вазелиновое масло; 5 - слюдяная подложка; 6 - электроды.

Визуальные наблюдения показали, что выделяющийся газообразный продукт частично отрицательно заряжен, поскольку пузырьки газа дрейфовали в масле в сторону анода. Если в отсутствии магнитного поля газ выделяется с поверхности ( 100 ), то при его включении разложение наблюдается на грани (010), куда выходят дырки под действием магнитной составляющей силы Лоренца (Е„).

Зависимость скорости разложения от напряженности поперечного электрического поля представлена на рис.5. Следует отметить, что в широком диапазоне значений существует запрет на протекание химической реакции. При ^<10 В/см газовыделение наблюдается с поверхности (100), тогда как при 2<£^<8 В/см разложение переходит на грань (010). В последнем случае наблюдаем изменение скорости разложения на 5 порядкоз з сравнительно узком интервале значений напряженности поперечного электрического поля,

что открывает возможность эффективного управления твердофазными реакциями разложения в нитевидных кристаллах достаточно простым

способом и связано с распрямлением зон в приповерхностной области кристалла.

Рис.5 Зависимость скорости внешнего газовыделения с граней (100) - • и (010) - Д от напряженности поперечного электрического (1) и магнитного (2) полей, прямая (3) соответствует скорости внешнего газовыделения е отсутствии поперечных полей.

В работе экспериментально установлено, что влияние поперечных полей есть результат действия силы Лоренца, что позволяет инжектировать носителе заряда и преодолевать энергетический барьер, созданный двойные электрическим слоем в приповерхностной области кристалла (рис.6.).

Таким образом, действия продольного контактного и поперечногс бесконтактного электрического полей, как факторов, инициирующие разложение, сводится к увеличению концентрации N* в РО, что определяете; положением дырочного квазиуровня Ферми 1\ в приповерхностной области. £ работе теоретически показано, что действие бесконтактного поперечной постоянного электрического поля, как фактора, инициирующего разложен» ATM, намного эффективнее, чем контактного в режиме монополярно!

инжекции дырок, что позволяет даже в слабых полях значительно влиять на скорость внешнего газовыделении.

У////////////е

---, - Р.

ро

(ШШ,

Рис.б. Энергетическая схема приповерхностной области в АдМз. Рро^, Ир. - относительный уровень Ферми в объеме и на поверхности.

Приведено сравнение действия поперечных электрического и магнитного полей и предложен метод определения холловской подвижности, когда исследуется разложение как по внешнему газовыделению так и по «удержанному» газу при совместном действии поперечных магнитного и бесконтактного электрического полей, В результате было найдено соответствие двух шкал, когда зависимость скорости внешнего газовыделения, а также пост-процессы от налряженностей поперечных магнитного и электрического полей совпадают. В этом случае магнитная Рлм и электрическая Бл, составляющие силы Лоренца имеют одинаковые значения, а их векторы

антипараллельны Л», Подвижность определили по формуле: Р* ~

к

где 8х -напряженность электрического поля в кристалле, определенная экспериментально (см.начало главы 3 диссертации); & - напряженность

контакшого продольного электрического поля; В - индукция магнитного поля.

Значение подвижности оказалось равным 1600 см2/В с.

Экспериментально определен заряд пузырька газа, выделившегося в процессе разложения в поперечном магнитном поле, как по "удержанному" газу, гак и по внешнему газовыделению В первом случае процесс растворения проводили в электрическом поле. Поскольку пузырьки газа смещались к аноду, то можно предположить, что они имеют отрицательный заряд. Принимая движение пузырьков как ламинарное, использовали формулу Стокса, по которой была оценена величина заряда q = 1/3 -КГ^Кл. Принимая средний диаметр пузырька 30 мкм получаем, что на каждые 10м штук молекул «103 имеют заряд. В случае внешнего газовыделения заряд пузырька газа определялся исходя из того факта, что в однородном магнитном поле на заряженную частицу, движущуюся со скоростью о перпендикулярно линиям индукции магнитного поля, действует сила Лоренца, под действием которой частица приобретает центростремительное ускорение. Величина заряда соответствовала q «КГ14 Кл. С точностью до порядка было получено аналогичное соотношение заряженных и незаряженных частиц, как и в случае «удержанного» газа.

Становится понятно, почему внешнее газовыделение в скрещенных электрическом и магнитном полях носит кратковременный характер: образование продукта сопровождается накоплением положительного заряда на поверхности кристалла, что создает энергетический барьер для выхода дырок на поверхность и приводит к прекращению реакции.

Этот факт можно объяснить только действием силы Лоренца на ьторичные электроны и дырки, генерируемые в ходе химической реакции: при их амбиполярном дрейфе заряд не переносится и нет ограничения типа ТОПЗ.

В работе установлено, что область, в которой протекает медленное разложение, пространственно ограничена вакансионным кластером, средние

геометрические размеры которого составляют в AgNз«s 10 х 20 х5 мкм3, в РЬМ6 * 20 х 30 х5 мкм3. Если переместить дислокацию на новое место, то на прежнем матрица восстанавливается не более чем за 10 с (это время определяется временем, необходимым для проявлешш ямки травления). На новом месте вакансионный кластер формируется в течении 1 минуты. В этот интервал времени кристалл химически инертен к действию УФ-облучению (365 им), а также при травлении не выявляются ямки.

В работе обсуждено влияние слабого поперечного электрического поля на физико-химические процессы, стимулированные в кристаллах А^з и РЬЫ6 контактным электрическим полем в режиме монополярной инжекции дырок. Развитые в настоящей работе представления позволяют объяснить влияние слабого поперечного электрического поля. Эффективность влияния слабого электрического поля (до 2,5-Ю"3 В/см) может быть объяснена с помощью решения одномерного уравнения непрерывности, в котором учитываются мономолекулярная цепная реакция, диффузия и дрейф носителей заряда из реакционных областей, но пренебрегается рекомбинация. Для этого случая получено простое выражение:

Р.-е"2 £ е£±

где рн, р - начальное и конечное количество дырок в РО; ц - подвижность носителей заряда; £ - напряженность электрического поля; 5 (коэффициент размножения носителей заряда в цепной реакции)=0,01+0,001; т - время; -у"'= 10"2 с, когда объем продукта уменьшается в е раз; V - частота;

В работе обсуждается вопрос, почему продольное, разлагающее поле 3000 В/см не влияет на развитии цепного процесса в реакционных областях. Возможно, различие действия поперечного и продольного электротеских полей связано с пространственной анизотропией поляризации атмосферы

Копрелла. Уменьшив количественно эту атмосферу в AgN3, механической нагрузкой были введены в кристалл дислокации, положение которых контролировали методом порошковых фигур. По истечении 40 минут (время образования вакансионного кластера) было исследовано: внешнее гаювыделенис в скрещенных электрических полях; фотолиз в бесконтактном поперечном электрическом поле по "удержанному газу". Во всех случаях влияние поперечного электрического поля не обнаружено. В результате чего было сделано предположение об изменении пространственной конфигурации облака Коттрелла при изменении в нем концентрации дефектов.

Четвертая глава посвящена изучению магнитной структуры и топографии продуктов разложения ATM.

Чувствительность химической реакции в РО к магнитному полю может быть связана с действием лоренцевой силы на носители заряда, а также с наличием магнитных доменов. Для выяснения присутствия магнитных доменов (предположительно линейных ) в азидах серебра и свинца в настоящей работе был использован известный метод порошковых фигур. Физическая сторона этого метода заключается в следующем. Если в кристалле существуют области с ориентированными магнитными моментами атомов, то в случае антипараллельных суммарных магнитных моментов этих областей на границе последних возникают протяженные зоны с максимальной неоднородностью магнитного поля. Если на поверхность такого образца нанести магнитный мелкодисперсный материал, то частицы его будут двигаться при наличии градиента магнитного поля, т.е. будут оседать в зоне границ доменов.

Поскольку метод порошковых фигур является неразрушающим, то образец в дальнейшем можно использовать для исследования разложения или изучения поверхности методом ямок травления и по «удержанному» газу. После получения порошковых фигур, поверхность кристалла отмывали в

дистиллированной поде, образец сушили и о (злу тли УФ в течении 20 сек лампой ШРК-500. Кристалл растворяли в 0,2 N водном растворе NaS/через 30 + 60 сек и под микроскопом наблюдали выделение с поверхности (100) пузырьков газа, записывали координаты мест выделения газа. В другом эксперименте определяли координаты мест внешнего газовыделения и параллельно ямок травления. Отметим, что координаты РО, ямок травления и вершин порошковых фигур совпадают с точностью до 5 мкм.

На рис.7 приведены результаты наблюдений на поверхности AgN3. Отмгтим, что среднее расстояние между вершинами /=130-140 мкм. Плотность вершин составляет 5,5-104см':, что совпадает с плотностью дислокаций. Предполагается, что дислокации в азиде серебра являются лилейными магнитными доменами и обладают магнитным моментом, что доказывается экспериментально и теоретически. Рассмотрим кристалл со стороны грани (001): магнитные моменты дислокаций, расположенные у противоположных граней кристалла, антипараллельны (рис.7). Если кристалл поместить в магнитное поле, то часть дислокаций, которые имеют векторы магнитных моментов антипараллельные вектору напряженности внешнего магнитного поля, меняют направления своих моментов . В этом случае, магнитные линии будут располагаться вне кристалла, совпадая с направлением [010]. Действительно, экспериментально получен именно такой рисунок порошковых фигур после воздействия на кристалл магнитного поля (рис.7). В работе рассмотрен возможный механизм образования магнитного момента ядра дислокаций.

Простое предположение об изменении положения энергетического уровня ионов на линии дислокации на ширину запрещенной зоны AgNj (в области дефекта она может имегь значение ~ 1 эВ) позволило объяснить два экспериментальных факта:

1. наличие отрицательно заряженной линии дислокации.

2. наличие магяитного момента линии дислокации. Порошковые фигуры в РЬЫб не обнаружены.

W

Рис.7. Доенная структура кристаллов азида серебра, полученная методом порошковых фигур.

Дислокации играют определяющую роль в процессах медленного разложения азидов серебра и свинца, поэтому одним из способов управления реакциоаной способностью ATM является изменение плотности дислокаций.

Для выполнения поставленных в работе задач наиболее перспективным является использование магнитопластического и магнитоэлектрического эффектов для изучения движения краевых дислокаций в AgN3 и PbNe. Следует отметить, что смещение дислокаций происходит вдоль вектора напряженности магнитного поля. Пропорциональность напряженностей электрического и магнитною полей была доказана экспериментально. Чтобы измерить напряженность поля, создаваемого электрической поляризацией в настоящей работе применяли один из вариантов метода компенсации. В этом случае в металлическую ячейку, находящуюся между полюсами электромагнита, помещали обкладки конденсатора, между которыми находился образец (рис.8). При этом напряженность магнитного поля была постоянной и составляла 3000 Э. Напряжение, подаваемое на обкладки конденсатора, подбирали таким образом, чтобы исключить смещение дислокаций, которое определялось методами ямок травления, порошковых фигур, внешнего газовыделения,

<илла. Направление и модуль вектора напряженности электрического поля лежду обкладками конденсатора позволяет сделать заключение, что хислокацни имеют отрицательный заряд, а напряженность электрического юля, возникающая при включении магнитного составляет * 4 В/см. Дрейф даслокаций в электрическом поле позволяет определить их подвижность по соотношению: ^ где г - величина смещения центра масс (определяется

рафически), т - время действия магнитного поля, Б- напряженность шеетрнческого поля в кристалле (4 В/см). Подвижность дислокаций в азиде :еребра -10"4 см2 В'1 с'1.

В азиде свинца магнитопластический эффект не обнаружен. Поэтому для /правления ( задания ) топографией распределения продуктов разложения использовали действие кратковременной (не более 1с ) нахрузки в постоянном 5есконтакгном электрическом поле. Обнаружено, что дислокации смещаются к шоду, т.е. имеют отрицательный заряд, как и в азиде серебра. Подвижность дислокаций в азиде свинца составила » 10'5см:В''с"

В работе сделано предположение и подтверждено экспериментально, что ¡топором для дислокации является гакансионный и, видимо, металлические кластеры, образующиеся соответственно в приповерхностном слое кристалла и *а поверхности.

Рис.8. Схема установки для определения смещения дислокаций в магнитном поле: 1 - полюса электромагнитов; 2 - металлический экран ; 3 -изолятор; 4 - электроды; 5 - образец; 6 - слюдяная подложка; 7 - источник напряжения.

Если кристалл поместить в продольное магнитное поле на 1 - 2 минуты, то дислокации, как правило, можно обнаружить, например, методом порошковых фигур, локализованными в какой то части кристалла. При этом под действием УФ-облучения или контактного электрического поля разлагается только та часть кристалла, куда были смещены дислокации. После действия поперечного магнитного поля (Н > 2000 Э) в течении уже 30 сек дислокации в кристалле не обнаруживаются выше перечисленными методами. В этом случае контактное электрическое поле (300 В/мм) и УФ-облучения (до 60 с) не вызывают разложения. Реакционная способность А^э возвращается через 20 часов после выдержки кристалла в магнитном поле. Исследование поверхности грани (100) методами ямок травления и порошковых фигур показало, что именно через 20 часов обнаруживаются дислокации с прежней плотностью.

Одним из механизмов образования дислокаций является локализация облака точечных дефектов в области кристалла, содержащего заряд противоположного знака, чем у точечных дефектов, что приводит к возникновению механического напряжения и появлению дислокаций. Для «очистки» кристалла от примеси нами применялся известный метод электроочистки. Дислокации, как было показано выше, имеют отрицательный заряд, а значит атмосфера Котгрелла - положительный, т.е. кристалл «очищается» от примесей (в кристаллах AgNз и РЫМ^ присутствуют примеси, которые были обнаружены в ходе полярографического и комплексометрического анализа, направленного, прежде всего, на контроль содержания что составило

3 • 10~5 + 6 • КГ4 М%), стимулирующих появление дислокаций. После действия поперечного магнитного поля (Н=6000 Э) кристалл помещали в контактное электрическое поле (100 В/см) на 3 часа. Эти параметры были выбраны из условия, что подвижность точечных дефектов составляет не менее 10"6см2 -ВГхс\ После такой обработки, кристаллы были нечувствительны к УФ облучению и контакгаому электрическому полю (3000 В/см) в течение не менее трех месяцев.

Из представленных результатов следуют выводы, что, во - первых, с помощью магнитного поля дислокации срываются со стопоров и перемещаются в электрическом поле, что дзет возможность задавать нужное пространственное распределение продуктов разложения; во - вторых, полностью выводить дислокации из кристалла, и делать его более стабильным и устойчивым к УФ - облучению и электрическому полю (300 В/мм).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что влияние поперечных электрического и магнитного полей определяется прежде всего действием силы Лоренца.

2. Обнаружено влияние горизонтальной составляющей магнитного пот Земли на скорость электрополевого разложения в кристаллах азидов серебра > свинца.

3. Разработан простой способ определения холповской подвижносп носителей заряда, значение которой составило 1600 см1 В-1 с1.

4. Магнитное поле стимулирует реакцию с образованием отрицательн« заряженных продуктов в анионной подрешетке ATM.

5. Разработан метод управления скоростью разложения нитевидны; кристаллов ATM поперечными электрическим и магнитным полями.

6. Обнаружено эффективное действие слабых до 1 mkB/ci электрического и магнитного до 0,5 Э полей на скорость твердофазно; химической реакции. На основе простых представлений получен математическое выражение, учитывающее процессы диффузии, дрейф; цепной химической реакции и объясняющее эффект слабых полей до 10"' B/cv

7. Предложен неразрушающий метод выявления дислокационно структуры в азиде серебра.

8. Разработан метод управления топографией продуктов разложения

ATM.

9. Определен знак заряда и измерены подвижности краевых дислокаци в азидах серебра и свинца.

10. Разработана методика получения стабильных, химически инертны кристаллов азида серебра и свинца к действию УФ-облучения электрического поля (3 кВ/см) в режиме монополярной инжекции дырок.

11. Обнаружено новое явление: краевые дислокации в AgJij имен магнитный момент. Предложена непротиворечивая модель, объясняют; наличие магнитного момента и заряда краевых дислокаций в азиде серебра.

12. Определено время формирования вакансионного кластера » 1 мин.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ.

. Картужанский А.Л., Крашенинин В.И., Кузьмина Л.В., Сгалинин А.Ю.

[олевое смещение промежуточных продуктов разложения азидов тяжелых

еталлов. // Письма в ЖТФ, 1993. - Т.19. - В.16. - С.59-61.

. Кузьмина Л.В. Механические явления в нитевидных кристаллах азида

еребра в условиях инжекции плазмы. // Тез. докл. Конф. "Студенты и молодые

ченые КемГУ", 1994. - Кемерово. - 4.2. - С.

. Кузьмина Л.В. Поперечное смещение носителей заряда азида серебра в крещенных электрическом и магнитном полях. // Тез. докл. Конф. "Студенты молодые ученые КемГУ", 1994. - Кемерово. - ч.2. - С.

. Картужанский А.Л., Крашенинин В.И., Кузьмина Л.В., Сгалинин А.Ю. [одвижность носителей заряда в азиде серебра. // Письма в ЖТФ, 1994. - Т.20. В.8.-С.1-3.

. Крашенинин В.И., Кузьмина Л.В., Захаров В.Ю., Сталинин А.Ю. •лекгрополевое разложение азида серебра: влияние поперечных пектрического и магнитного полей. // Химическая физика, 1995. - Т.14. - N4. -:.126-135.

'. Krasheninin V.l., Kuz'mina L.V., Zakharov V.Yu., Stalinin A.Yu. Silver azide ecomposition in an electric field. // Chem. Phys. Reports, 1995. - V.14 (4). - P.529-38.

. Крашенинин В.И., Захаров В.Ю., Кузьмина Л.В., Бардина И.И. Фликкер-шум физико-химические пост-процессы, инициированные постоянным пектрическим полем в азиде серебра. // Тез. докл. 6 Междун. конф. Радиационные гетерогенные процессы", 29 мая-1 нюня 1995 г. - Кемерово. -.2. -С.90-91.

. Крашенинин В.И., Кузьмина Л.В., Войткевич И.Л. Простой способ правления твердофазными реакциями, инициированными электрическим

полем в кристаллах азида серебра. // Тез. докл. 6 Междун. конф. "Радиационные гетерогенные процессы,"29 мая-1 июня 1995 г. - Кемерово. -4.2. - С.92-93.

8. Кузьмина Л.В., Крашенинин В.И., Войткевич ИЛ. Влияние поперечных электрического и магнитного полей на электрополевое разложение азида серебра. // Тез. докл. 4 Междун. конф. "Прочность и пластичность материалов в условиях внешних энергетических воздействий", 11-16 сентября 1995 г. ? Новокузнецк. - С.98-99.

9. Крашенинин В.И., Кузьмина Л.В., Захаров В.Ю. Физико-химические процессы, инициированные постоянным электрическим полем в нитевидных кристаллах азида серебра. // Журнал прикладной химии, 1996. - Т.69. - В.1. -С.21-24.

10. Крашенинин В.И., Иванов Ф.И.ДСузьмина Л.В., Захаров В.Ю. Пластическая деформация и некоторые аспекты твердофазных реакций в нитевидных кристаллах азида серебра. И Изв. высших учебных заведений, сер. Черная металлургия, 1996. - N2. - С.68-70.

11. Кузьмина Л.В., Захаров В.Ю., Крашенинин В.И., Бардина И.И. Исследование разложения нитевидных кристаллов азида серебра в бесконтактном электрическом поле. // Тез. докл. 9 Междун. конф. по радиационной физике и химии неорганических материалов РФХ-9, 23-25 апреля 1996 г. - Томск. - С.232-233.

12. V.Zakharov, V.Krasheninin, L.Kouzmina, Yu.Zakharov. The control of solid state decomposition of silver azide by noncontact electric field. // 13th International Simposium on the Reactivity of Solids, September 8-12, 1996. - Hamburg. -1 - PO -¡64.

13. Крашенинин В.И., Кузьмина Л.В., Захаров В.Ю. О влиянии электрического поля на разложение кристаллов азида серебра. // Химическая физика, 1997. -Т. 16,- N4. - С.74-77.

i3'. V.I.Krasheninin, L.V.Kuz'mina, V.Yu.Zakharav On the electric field effect on the decomposition rate of filament silver crystals. // Chem. Phys. Reports, 1997. - Vol.16 (4), P. 659-663.

14. Крашенинин В.И., Захаров В.Ю., Кузьмина JI.B. Тепловой эффект при электрополевом разложении азида серебра. // Химическая физика, 1997. - Т. 16. <■ N5. - С.96-99.

14.' V.I.Krasheninin, V.Yu.Zakharov, L.V.Kuz'mina. Heat release in silver azide decomposition induced by an electric field. // Chem. Phys. Reports, 1997. Vol. 16(5). -i». 883-887.

15. V.Yu. Zakharov, V.I.Krasheninin, L.V.Kuz'mina, Yu.A.Zakharov The control of solid phase decomposition of silver azide by noncontact electric field. // Solid State ionics. - 1997. - V. 101-103. - P. 161-164