Структурно-фазовые превращения на поверхностях ионных кристаллов, обусловленные совместным действием электрического и нестационарного теплового полей

Стерелюхин, Андрей Александрович

Структурно-фазовые превращения на поверхностях ионных кристаллов, обусловленные совместным действием электрического и нестационарного теплового полей тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Стерелюхин, Андрей Александрович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Тамбов МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Структурно-фазовые превращения на поверхностях ионных кристаллов, обусловленные совместным действием электрического и нестационарного теплового полей»

Автореферат диссертации на тему "Структурно-фазовые превращения на поверхностях ионных кристаллов, обусловленные совместным действием электрического и нестационарного теплового полей"

На правах рукописи

СТЕРЕЛЮХИН Андрей Александрович

СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ СОВМЕСТНЫМ ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОВОГО ПОЛЕЙ

Специальность 01.04.07 — Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Белгород 2006

Работа выполнена в Тамбовском государственном университете им. Г.Р. Державина

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Федоров В. А.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Камышанченко Н.В.;

кандидат физико-математических наук, доцент Плотников В.П.

Ведущая организация: Сибирский государственный

индустриальный университет

Защита состоится «14» сентября 2006 г. в М ч. на заседании диссертационного совета Д.212.015.04 при Белгородском государственном университете: 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белгородского государственного университета.

Автореферат разослан « У/ » августа 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Савотченко С.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Исследование поведения диэлектрических материалов при различных внешних энергетических воздействиях, является одним из значимых направлений развития физики диэлектриков, которое входит составной частью в фундаментальные исследования физики конденсированного состояния, направленные на решение важной задачи — установление взаимосвязи физических свойств, процессов и явлений со структурой материалов, ее особенностями и дефектами.

Ряд ионных кристаллов, особенно галогениды щелочных металлов, имеют большое значение при выполнении научных исследований, так как они позволяют изучать явления в твердых телах, которые трудно изучать на кристаллах других типов.

Широкое использование диэлектриков в электронной промышленности, радио-, СВЧ- и лазерной технике в качестве активных и пассивных элементов, потребность в создании новых материалов с конкретными заранее заданными свойствами требуют определения общих закономерностей поведения диэлектриков при воздействии на них электрического поля в комплексе с другими внешними энергетическими воздействиями. Комплексное внешнее энергетическое воздействие проявляется зачастую при работе элементов оптики, электроники в экстремальных условиях, например, одновременного воздействия тепловых и электрических полей, силовых и магнитных и т.д.

Эти и другие проблемы, связанные с использованием монокристаллов в науке и технике, а также исследования поведения их при комплексных воздействиях делают актуальными изыскания, направленные на изучение явлений, протекающих на поверхностях ионных кристаллов.

Цель диссертационной работы — исследование структурно-фазовых превращений на поверхностях ионных кристаллов с различными кристаллографическими индексами, а также превращений на контактирующих поверхностях разнородных ионных кристаллов в условиях совместного действия постоянного электрического и нестационарного теплового полей.

При этом ставились следующие задачи:

1. Исследовать процессы, протекающие на поверхностях различных ионных кристаллов при нагреве в постоянном электрическом поле в зависимости от ретикулярной плотности поверхности.

2. Оценить энергии активации процессов проводимости ионных кристаллов для различных температурных интервалов проводимости в зависимости от ретикулярной плотности поверхности и массового числа катионов.

3. Определить характер накопления заряда на поверхностях ионных кристаллов в зависимости от температуры, ретикулярной плотности поверхностей и массового числа катионов.

4. Экспериментально показать, что изменения, наблюдаемые на поверхностях ионных кристаллов при нагреве в электрических полях, являются следствием структурно-фазового превращения.

5. Исследовать структурно-фазовые превращения на контактирующих поверхностях композиции, составленной из двух

однородных или двух разнородных кристаллитов при нагреве их в постоянном электрическом поле.

6. Исследовать особенности кристаллизации новой фазы и влияние на этот процесс внешних воздействий.

Научная новизна

1. Установлено, что величина ионного тока в ионных кристаллах при нагреве в электрическом поле зависит от ретикулярной плотности поверхностей, ориентированных нормально линиям электрической индукции и от массы катионов.

2. Показано, что с увеличением ретикулярной плотности поверхностей ионных кристаллов, ориентированных нормально к электрическому полю, снижаются значения энергии активации процесса проводимости как в примесном так и в собственном температурном интервале проводимости. Увеличение массового числа катиона вызывает обратный эффект.

3. Установлено, что накопление поверхностного заряда в ионных кристаллах происходит преимущественно при температурах, соответствующих собственной ионной проводимости, зависящих от ретикулярной плотности поверхностей кристалла. Накопление нескомпенсированного заряда сопровождается появлением на поверхности ионных кристаллов новообразований в виде аморфного вещества или жидкости с высокой вязкостью.

4. Впервые показано, что по совокупности признаков (наличие границы раздела, иные физические свойства, существование температуры начала превращения) появление новообразований можно трактовать как структурно-фазовое превращение на поверхностях ионных кристаллов, обусловленное образованием структур типа АВ(А+) или АВ(В') с отличающимся от исходных кристаллов стехиометрическим составом.

5. Показано, что охлаждение кристаллов после термоэлектрического воздействия, при измененном на противоположное направлении поля, приводит к полному исчезновению новообразований, обусловленному обратным фазовым превращением.

6. Установлено, что при нагреве в постоянном электрическом поле композиции состоящей из двух однородных или разнородных кристаллов на контактирующих поверхностях также протекают структурно фазовые превращения, сопровождающиеся в случае однородных кристаллов процессами рекомбинационной кристаллизации или в случае разнородных кристаллов образованием новых ионных соединений за счет обмена катионами.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты исследований зависимостей плотности тока в ионных кристаллах и энергии активации процесса проводимости от ретикулярной плотности поверхностей нормальных к электрическому полю и от массового числа катионов.

2. Результаты исследований поверхностной плотности заряда в ионных кристаллах в температурном интервале собственной проводимости за счет образования структур типа АВСА*) или АВ(В')и влияния на его величину ретикулярной плотности поверхности, а также оценка средней величины накопленного заряда на одну элементарную

ячейку.

3. Механизм структурно-фазового превращения, протекающего на поверхностях ионных кристаллов и обусловленного нарушением стехиометрического состава при нагреве ионных кристаллов в электрическом поле, а также результаты по влиянию ретикулярной плотности поверхностей кристалла на температуру начала превращения.

4. Впервые обнаруженное при комнатной температуре явление фотостимулированной обратимой кристаллизации фазы, образующейся на поверхностях {350} и {110} при нагреве кристаллов LiF в электрическом поле, вызванной сфокусированным излучением видимого диапазона.

5. Структурно-фазовые превращения на контактирующих поверхностях композиции, составленной из двух кристаллитов: однородных кристаллов с различной кристаллографической ориентировкой и разнородных кристаллов, контактирующих плоскостями с одинаковыми индексами, а также возможность получения однородных и разнородных бикристаплов с заданной разориентировкой.

Практическая значимость. Полученные в работе экспериментальные данные о структурно-фазовых превращениях на поверхностях ионных кристаллов при термоэлектрическом воздействии могут быть использованы при установлении режимов эксплуатации оптических элементов, работающих в условиях тепловых и электрических полей. Обнаруженное состояние кристалла с локализованным в поверхностных слоях зарядом при «замораживании» можно использовать в качестве источника постоянных электрических полей, а также источников слабого тока. Может быть предложен способ на основе термоэлектрического воздействия, позволяющий достаточно качественно залечивать несплошности кристаллов и получать бикристаллы из однородных и разнородных щелочногалоидных кристаллов с заданной разориентировкой.

Апробация работы

Результаты исследований были представлены и обсуждались на следующих научных конференциях и семинарах: III Международная конференция "Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений" на базе XLI семинара "Актуальные проблемы прочности" MPFP-2003 (Тамбов, 2003 г.); V Международная конференция "Single Crystal Growth and Heat & Mass Transfer" (Обнинск 2003); II Международная конференция по физике кристаллов "Кристаллофизика 21-го века", посвященная памяти М.П. Шаскольской (Москва, 2003 г.); II Всероссийская научно-техническая конференция «Физические свойства металлов и сплавов» (Екатеринбург, 2003 г.); Eighth International Workshop on "New Approaches to High-tech: Nondistructive Testing and Computer Simulations in Science and Engineering" (Санкт-Петербург, 2004 г.); XI национальная конференция по росту кристаллов (Москва, 2004 г.); XLII Международная конференция «Актуальные проблемы прочности» (Калуга, 2004 г.); 10 Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (Москва, 2004 г.); 4-я Международная научная конференция «Современные достижения физики и фундаментальное физическое образование» (Казахстан, Алматы, 2005 г.); II международная школа «Физическое материаловедение», XVIII Уральская школа

металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического материаловедения сталей и сплавов» (Тольятти, 2006 г.); XVI Петербургские чтения по проблемам прочности, посвященные 75-летию со дня рождения В.А. Лихачева (Санкт-Петербург, 2006 г.); научные конференции преподавателей и сотрудников ТамбГУ (Державинские чтения, 2003-2006 гг.).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 21 работе. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Личный вклад автора. В работах, выполненных в соавторстве, автору принадлежит сборка и отладка экспериментальных установок, проведение экспериментов, обработка полученных результатов, участие в их обсуждении и написании статей.

Работа поддержана Российским Фондом Фундаментальных Исследований (гранты № 02-01-01173 и 05-01-00759).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, приложения и библиографического списка. Она изложена на 151 странице машинописного текста, содержит 53 иллюстрации и 9 таблиц. Библиографический список содержит 148 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, научная новизна и практическая значимость работы, дано краткое описание результатов диссертации.

В первой главе приводится обзор литературы, отражающий современные представления о диэлектрических материалах. Дана характеристика твердым электролитам с учетом зонной теории. Приведена классификация дефектов кристаллических структур, где особое внимание уделено точечным дефектам, их термодинамике в двухкомпонентных структурах стехиометрического состава. Освещены вопросы ионной проводимости кристаллических тел и электрических разрядов в твердых телах. Рассмотрены эффекты, наблюдаемые в диэлектриках, такие как электретный эффект, поляризация диэлектриков, электрострикция, пьезо- и пироэффект, сегнетоэлектричество, электропластический эффект. Описан внешний и внутренний фотоэффект в диэлектриках и фотостимулированная кристаллизация. В заключение обзора сформулирована цель и поставлены задачи исследования.

Вторая глава посвящена исследованию влияния величины нагрева на процессы, протекающие на поверхностях ионных кристаллов в электрических полях.

2.1. Влияние величины нагрева на электрические параметры и активационные характеристики проводимости ионных кристаллов. Во всех опытах нагреву и одновременному воздействию поля подвергались кристаллы, ограненные нетравлеными поверхностями {100} - NaCl, KCl, СаС03; {111}, {100}, {350} и {110} - LiF (соотношение ретикулярных плотностей (рр) в исследованных случаях 1,15:1:0,86:0,71, соответственно). Для получения поверхностей различной кристаллографической ориентации образцы вначале выкалывали по спайности из крупных монокристаллических блоков с последующим выведением шлифовкой и полировкой плоскости с заданными

кристаллографическими индексами. Размеры образцов 20x8x3 мм (3 мм — расстояние между параллельными исследуемыми поверхностями). Содержание примесей для LiF по Са2+, Mg2\ Ва2+ в сумме не превышало ~10'3 вес.%, для KCl и NaCl - 10"2 вес.% по Мп2+ и Fe3+ соответственно. СаС03 — природные кристаллы. Образец размещался между плоскими электродами из нихрома так, чтобы между одной гранью кристалла и электродом оставался воздушный зазор d~ 0,1 мм. Размеры электродов не превышали размеров кристалла, площадь перекрытия электродов составляла S « 64 мм2.

От источника тока на электроды подавалось стабилизированное постоянное напряжение U0 = 400 В, как положительной полярности — кристалл соединен с положительным полюсом источника тока, так и отрицательной — кристалл соединен с отрицательным полюсом источника тока. Опыты проводились в температурном интервале 293 —1073 К. Скорость нагрева составляла ~200 К/ч.

Определены зависимости плотности тока в межэлектродном промежутке при постоянном напряжении от температуры — j(T) для кристаллов LiF, KCl, NaCl и СаСОэ. Зависимости могут быть аппроксимированы выражением вида:

j(T) = A-e-ulkr,

где — Г абсолютная температура, А — предокспоненциальный множитель численно равный плотности тока при бесконечно большой температуре, U - энергия активации процесса ионной проводимости. Плотность тока в экспериментах достигала значений j » 0,8 А/м2, что соответствует интервалу температур собственной проводимости. Для случаев положительно заряженной поверхности, величина плотности тока возрастает быстрее, чем при отрицательно заряженной поверхности.

Величина плотности тока зависит и от величины ретикулярной плотности исследуемой поверхности. По мере увеличения рр возрастает и плотность тока через кристалл в нормальном к исследуемой поверхности направлении. Эта зависимость с коэффициентом корреляции равным 0,99 аппроксимируется экспонентой

где рр — ретикулярная плотность поверхности, В — коэффициент, зависящий от материала образца и независящий от температуры, А — коэффициент, численно равный плотности тока при рр—*0 и заданной температуре. Рост плотности тока при увеличении ретикулярной плотности исследуемых поверхностей обусловлен, ростом числа носителей зарядов на единицу площади поперечного сечения, перпендикулярного направлению тока, и увеличением длины свободного пробега носителей заряда.

Отмечено, что для заданной температуры по мере увеличения массы катиона в исследованных соединениях (LiF, NaCl, KCl, СаСОэ) уменьшается плотность тока через образец, что может быть объяснено уменьшением подвижности катионов.

Энергии активации процесса проводимости, определенные по экспериментальным данным приведены на рис. 1. С увеличением

ретикулярной плотности исследуемой поверхности происходит снижение энергии активации процессов ионной проводимости, что может быть связано с увеличением длины свободного пробега иона.

' -------------------- I

—1—.—,—.—,—.—;—. г.....»—,—,

0.7 0.Й 0.» 1.0 1.1 1.2 , ,

Р„ Л/а

Рис. 1. Зависимости энергии активации проводимости от ретикулярной плотности поверхности кристаллов 1ЛР. 1 — примесная проводимость, 2 - собственная проводимость.

Количество примесей в кристаллах также влияет на процесс проводимости. Увеличение процентного содержания примесей в образцах ЫР от 10"6 до 10"3 — 10'2 вес.% приводит к заметному увеличению энергии активации процесса ионной проводимости, что, по-видимому, обусловлено образованием устойчивых примесных атмосфер на дислокациях.

Зависимость электрической индукции в межэлектродном промежутке от температуры - 0(Т) определялась для кристаллов №С1 и ЫР. Установлено, что эта зависимость идентична для различных полярностей и различных кристаллографических ориентаций исследуемых поверхностей кристаллов. В температурном интервале 293-700 К электрическая индукция монотонно возрастает по экспоненте, что можно объяснить ионной поляризацией кристалла в электрическом поле при низких температурах и последующим увеличением заряда на поверхностях кристалла как за счет примесной так и за счет ионной проводимости — при более высоких температурах. Затем при температурах выше 7^=700 К плавный выход на насыщение и электрическая индукция достигает значения Б = 3,45-10"5 Кл/м2 при Г=800 К и напряжении на электродах 400 В. При дальнейшем росте температуры ее величина остается неизменной, что связано с насыщением свободной поверхности образца зарядом.

Для образцов 1ЛР и №С1 определены зависимости поверхностной плотности заряда от температуры - о(Т). Для всех исследуемых поверхностей эти зависимости имеют идентичный характер, как для различных кристаллов, так и для различных поверхностей с различной ретикулярной плотностью. Ход зависимости плотности поверхностного заряда на всех исследованных поверхностях от температуры при постоянном напряжении и0 имеет максимум, что объясняется насыщением поверхности зарядом при нагреве и последующими разрядами в газе и эмиссией ионов с поверхности кристалла. Выявлена тенденция к уменьшению величины максимума поверхностной плотности заряда, а также к снижению температуры его достижения при увеличении

ретикулярной плотности. Максимум плотности поверхностного заряда в случае отрицательной полярности имеет меньшее значение.

2.2. Измерение величины поверхностного заряда в ионных кристаллах при термоэлектрическом воздействии. Для этого производились измерения величины «обратного» тока, возникающего в образце при замыкании заряженных поверхностей кристалла. Было проведено несколько серий опытов: 1) образец нагревался в электрическом поле, при кратковременном отключении источника внешнего поля фиксировались обратные токи; 2) после нагрева в электрическом поле источник тока отключался, и измерялась величина «обратных» токов при постоянной температуре 773 К с течением времени; 3) после нагрева в электрическом поле и последующего охлаждения образец подвергался повторному нагреву до 873 К, при этом источник тока не подключался, и измерялись только «обратные» токи; 4) после повторного нагрева, описанного выше, образцы выдерживали при постоянной температуре 773 К и производили измерения «обратных» токов.

Величины «прямого» и «обратного» токов в зависимости от температуры возрастают экспоненциально и для образцов NaCl(10"2 вес.%) при 750 К составляют 500 и 3 мкА, соответственно. Измерения «обратных» токов при постоянной температуре показали, что на первой стадии (15-20 минут) их величина снижается до -1 мкА и на второй — монотонно убывает со скоростью ~ 15 нА/ч. В ряде опытов отмечено существование «обратного» тока в течение недели. При повторном нагреве и выдержке при постоянной температуре первая стадия уменьшения «обратного» тока не выявляется.

Экспоненциальный рост величины «обратного» тока при нагреве кристалла связан с увеличением подвижности ионов с ростом температуры и подтверждает термоактивированный характер процесса ионной проводимости. При постоянной температуре снижение значения «обратного» тока на первой стадии вызывается термической релаксацией квазидиполей, состоящих из пары вакансия-примесный ион и разрушением электретного состояния, возникшего при начальном нагреве во внешнем поле. Дальнейшее уменьшение его величины со временем при постоянной температуре объясняется обратным перемещением ионов от поверхностей и снижением значений электрической индукции.

Оценка величины накопленного заряда по зависимостям обратного тока от времени позволяет определить среднее по кристаллу значение заряда, приходящегося на одну элементарную ячейку, составляющее -6,25-10~5е/с?, где а— параметр решетки.

Третья глава посвящена исследованию фазовых превращений на поверхностях ионных кристаллов различной кристаллографической ориентации при нагреве в электрическом поле.

Материалы и установка, используемые в экспериментах описаны в п. 2.1. В данной части работы во всех опытах воздействию электрического поля подвергались нетравленые поверхности {100}, {350}, {110} и {111} кристаллов LiF, {100} — кристаллов NaCl, КС1 и СаС03.

3.1. Поверхностные изменения в ионных кристаллах, обусловленные термостимулированным ионным током через кристалл. Поверхности кристаллов после термоэлектрического воздействия по методике, описанной в главе 2, были исследованы микроскопически. На всех гранях образцов обнаружены изменения в виде каплеобразных островков как правильной, так и неправильной формы (рис. 2). Новообразования имеют характерные размеры 3-300 мкм. Консистенция новой фазы зависит от ретикулярной плотности поверхности и от типа ионного кристалла и может изменяться от желеобразной до жидкой.

а)" ......б) в)

Рис. 2. Новая фаза на поверхности ионных кристаллов: а) в виде капель желеобразной консистенции на поверхности {100} KCl; б) в виде вязкой жидкости на поверхности {100} СаСОэ; в) на поверхности {110} кристаллов LiF.

Образование новой фазы начинается при температуре ТL — температуре перехода от примесной проводимости к собственной. Для исследованных кристаллов это температуры: LiF ~950 К, KCl -820 К, NaCl -850 К, СаСОз -900 К. Как показывает эксперимент эти температуры зависят от ретикулярной плотности исследуемых поверхностей: для поверхности {111} LiF Tk составляет-925 К, дня {100} -950 К, для {350} -950 К и для {110} -975 К.

В случае охлаждения кристаллов при полярности противоположной полярности нагрева и равенстве проходящих зарядов новая фаза исчезает.

Поверхности кристаллов LiF с новообразованиями исследовали методом химического травления. Характерной особенностью является отсутствие на поверхностях ямок травления, являющихся выходом дислокаций на поверхность. В то же время на поверхности свежего скола, перпендикулярной исследуемой поверхности, плотность дислокационных ямок травления не отличались от ростовой (р ~ 105 см"2). Существенное отличие фигур травления поверхностей, по-видимому, связано с изменением состояния кристалла в поверхностных слоях, в частности, может быть связано с образованием концентрационных кластеров (избыток межузельных ионов Li*), так и с участками локального разрушения кристаллической решетки при оттоке ионов Li+. То есть фигуры травления — следствие локальных микроискажений решетки.

Масс-спектрографические исследования вещества новой фазы показали, что стабильно регистрируются только матричные элементы. Это позволяет утверждать, что химический состав вещества новообразований аналогичен составу матрицы, а морфологическое отличие поверхностей после обработки может быть связано с изменением стехиометрического состава.

На рентгенограммах, снятых непосредственно с вещества новообразований, отчетливо проявляется гало, характерное для аморфных

структур. Наряду с гало на рентгенограммах наблюдаются и рефлексы, обусловленные кристаллической структурой, поскольку толщина аморфного участка почти на порядок меньше ее видимого в микроскоп размера (составляет величину порядка нескольких микрометров). В случаях положительно и отрицательно заряженных поверхностей межатомное расстояние увеличено для всех исследованных кристаллов.

Результаты микроиндентирования показали следующее: при нагрузках 0,05 —0,1 Н имело место обратимое изменение формы вещества; при нагрузках 0,2 — 0,5 Н вещество новообразований разделялось на более мелкие части; индентирование поверхности на участках, покрытых вязкой жидкостью, свободных от сфероидальных желеобразных новообразований показало, что при малых нагрузках (0,05 — 0,1 Н) отпечаток от индентора в течение 30 — 60 с затекает вязкой жидкостью, присутствующей на поверхности и принимает округлую форму или исчезает совсем. Значения микротвердости Н„ поверхности покрытой тонким слоем вязкой жидкости и поверхности кристаллов без термоэлектрического воздействия эквивалентны.

Таким образом, совокупность экспериментальных результатов позволяет трактовать наблюдаемое явление как фазовое превращение, обусловленное нарушением стехиометрического состава кристалла при нагреве в электрическом поле. Образующаяся фаза представляет собой структуры типа АВ(А+) или АВ(В").

В результате длительного вылеживания (более 30 — 60 суток) в полной темноте при комнатной температуре, в веществе новообразований наблюдается появление твердой кристаллической фазы (рис. 3), форма растущих кристаллов зависит от ретикулярной плотности поверхности.

Рис. 3. Кристаллизация вещества новообразований в процессе вылеживания при комнатной температуре (показано стрелкой), поверхность {110} 1лР.

Отмечено, что при наблюдении в оптическом микроскопе под действием локального облучения в видимом диапазоне длин волн, при освещенности Е~ 1-10 кд/см2 и комнатной температуре в объеме новой фазы возможен многократный обратимый неконтролируемый рост кристаллов (рис. 4), т.е. изменением освещенности новой фазы можно вызывать в ней рост кристаллов или их растворение.

Скорость движения фронта кристаллизации достигает 0,1-3 мкм/с в зависимости от формы роста кристалла. Кристаллизация происходит послойно, а образующиеся кристаллы наиболее часто растут в форме пересекающихся игл (рис. 5).

Кратковременный нагрев образца до температур ~ 100°С не вызывает изменений в образовавшихся кристаллах. Обратный процесс — растворение кристаллов — переход в исходную фазу наблюдается при

изменении освещенности и при вылеживании в течение нескольких часов.

а) б) в)

Рис. 4. Рост кристаллов в аморфной фазе на свободной поверхности {110} кристаллов 1лР; поверхность заряжена отрицательно; а) исходное состояние участка новой фазы (стрелками обозначены края участка), б) тот же участок через 2 минуты - рост кристаллов, в) через 5 минут — процесс кристаллизации завершен.

Рис. 5. Характерный вид кристаллов, растущих в новой фазе (поверхность {350} 1ЛР).

3.6. Структурные изменения поверхностей ионных кристаллов под действием потенциала внешнего электрического поля приложенного к поверхности при нагреве. В данной серии экспериментов использовали монокристаллы 1ЛР и КС1. На электрод подавался электрический потенциал 80 В (отрицательный или положительный) при нагреве. Опыты проводили в температурном интервале 293 — 1023 К.

Под действием потенциала внешнего электрического поля приложенного к поверхности ионного кристалла на поверхностях образцов появлялась новая фаза (рис. 6). На отрицательно заряженной - в виде сферических желеобразных новообразований с характерным размером 3-300 мкм, покрывающих значительные участки поверхности и ступенчатых пирамидальных наслоений с каплей или без таковой на вершине. На положительно заряженной поверхности участки новой фазы значительно меньшего размера, а плоские наслоения имеют кристаллографическую огранку, соответствующую кубической сингонии.

Подобным изменениям подвержены поверхности кристаллов ОБ с различной ретикулярной плотностью.

В случае отрицательного потенциала за счет сил кулоновского отталкивания происходит незначительное разрушение решетки, что объясняет более интенсивное образование новой фазы. В случае положительного потенциала избыточная концентрация ионов металла расположенных в междоузлиях незначительна, кристаллическая решетка приповерхностного слоя при этом не разрушается и количество новой фазы незначительно. Наблюдаемые наслоения — следствие термического травления, подобного травлению без потенциала.

а) б) в)

Рис. 6. Структурные изменения поверхностей {100} кристаллов КС1 при нагреве до 873 К: а, б) — отрицательный потенциал, в) — положительный потенциал.

Четвертая глава посвящена исследованию фазовых превращений на контактирующих поверхностях ионных кристаллов при термоэлектрическом воздействии и их роли в восстановлении сплошности.

4.1. Фазовые превращения на контактирующих поверхностях разнородных ионных кристаллов при термоэлектрическом воздействии. Эксперименты проводили с монокристаллами ЫаС1 (10" вес. %) и Ьй7 (10 3 вес. %). Размеры образцов 9x20x2 мм - для 1ЛР, и 9x20x3 мм - для ЫаС1. Локальные зазоры между кристаллами не превышали ~ 0,02 мм. Опыты проводили в температурном интервале 293 - 903 К. Временная выдержка в поле составляла ~ 3 ч. После термоэлектрического воздействия была получена композиция - «спаянные» между собой монокристаллы ЫБ и №С1. В отсутствие напряжения на электродах (£/0 = 0) при прочих равных условиях соединения разнородных кристаллов не происходило.

Исследования прочности соединения между кристаллами на разрыв показывают, что напряжения разрыва существенно зависят полярности системы. Приняты следующие обозначения: «1лР+» — кристалл 1ЛР соединен с положительным полюсом источника постоянного напряжения, ЫаС1 с отрицательным; «1лР~» - противоположная полярность.

Во всех опытах с полярностью 1лР+ на поверхностях кристаллов КаС1, контактировавших с ЬШ, обнаруживалось достаточно большое количество микротрещин в плоскостях спайности (010) и (001). Устья трещин находились в плоскости №С1, контактирующей с кристаллом 1ЛР, а их вершины были расположены внутри образца ЫаС1 и не достигали противоположной грани кристалла.

Для всех разнородных контактирующих пар, независимо от полярности, в зоне контакта наблюдали образование новой фазы в виде желеобразного вещества в форме отдельных «островков», соединенных тонкими рукавами (рис. 7. а) или в форме крупных криволинейных полос, а также монокристаллических наслоений (рис. 7. б). При полярности 1лР~ желеобразного вещества значительно меньше и оно локализовано в более мелких образованиях.

Стационарное внешнее электрическое поле вызывает диффузию ионов металла в направлении линий напряженности в обоих кристаллах. В полость несплошности сублимируют положительно заряженные ионы, в то время как на свободной поверхности кристалла, соединенного с отрицательным полюсом, образуется объемный отрицательный заряд за

счет оттока от нее ионов металла.

б)

Рис. 7. Морфология контактирующих поверхностей композиции 1ЛР+ШС1 при полярности 1ЛР+. а) поверхность ГлИ, б) поверхность ЫаС1. Монокристаллические наслоения отмечены стрелками.

Силы электростатического отталкивания и внешнее электрическое поле также приводят к испарению ионов галоида в полость несплошности, что сопровождается «растворением» поверхности. Следовательно, можно предположить, что в поверхностных слоях и полости несплошности из газовой фазы образуются новые щелочногалоидные соединения — 1ЛС1 в случае полярности ЫР+, и ИаБ в случае О!7-, которые являются связующей прослойкой между монокристаллами ЫаС1 и ЫБ.

Различия в величине разрывающих напряжений связаны с различными свойствами новообразованных веществ. На прочность нового соединения может также влиять различие в подвижности ионов Ыа и 1л во внешнем электрическом поле.

Образование новой желеобразной фазы в зоне контакта обусловлено также нарушением стехиометрии соединяемых кристаллов №С1 и и Р. Не исключается нарушение стехиометрии и у вновь образовавшихся кристаллов ИаБ или ЫС1.

4.2. Поведение несплошностей, ограниченных поверхностями однородных ионных кристаллов различной кристаллографической ориентации при термоэлектрическом воздействии. Эксперименты проводили с монокристаллами ЫР (10~3вес.%). Размеры образцов 9х20х(2-4) мм. исследовали системы 1^(100}:1лР{100}, 1лр{110}:ир{100}, 1лР{110}:1лР{110}. Термоэлектрическое воздействие проводили аналогично с п. 4.1.

После комплексного термоэлектрического воздействия была получена композиция - «спаянные» между собой монокристаллы 1ЛР поверхностями различной кристаллографической ориентации. В отсутствие напряжения на электродах при прочих равных условиях соединения кристаллов не происходило.

Прочность соединения поверхностей исследовали на разрыв. Величины разрывающих напряжений для контактирующих поверхностей

с различной ретикулярной плотностью и различных полярностей системы представлены в таблице 1. Изменение ретикулярной плотности исследуемых поверхностей оказывает незначительное влияние на итоговую прочность образцов.

Таблица 1

Контактирующие поверхности сгтах, кПа

(100}+/{100}- 75

<110}+/<110>- 80

<110}+/<100}- 69

<100}+/{110)- 81

Между контактирующими поверхностями композиции образуются монокристаллические наслоения и новая фаза в виде вязкой жидкости, если различна рр. Изменения, наблюдаемые на поверхностях несплошности, имеют идентичный характер для поверхностей с различной ретикулярной плотностью. Морфология и структура новообразований зависят от расстояния между плоскостями, рельефа поверхностей и режимов обработки.

В приложении исследовано восстановление сплошности в случае схватывания поверхностей металлических образцов под воздействием одноосного сжатия, нагрева и электрического тока, а также проведена аналитическая оценка изменения сил взаимодействия атомных плоскостей в металлах при их разориентировке на небольшие углы и увеличении расстояния между ними.

Показано, что при восстановлении сплошности в металлах сжатием контактирующих поверхностей существуют некоторые эффективные напряжения, при которых наблюдаемое восстановление прочностных характеристик максимально. Одновременный со сжатием проворот контактирующих плоскостей относительно друг друга приводит к разрушению поверхностных окисных пленок. Вскрывающиеся при этом поверхности металлов ювенильны, что обеспечивает восстановление сплошности и прочностных характеристик. Дополнительный нагрев соединяемых образцов или пропускание электрического тока во время сжатия и проворота поверхностей относительно друг друга приводят к увеличению прочности соединяемых участков до —40% и —60% от табличной, соответственно. Моделированием, основанном на расчете сил взаимодействия поверхностей через экранированный потенциал рассмотрено влияние относительного сдвига поверхностей (при их развороте) и расстояния между ними на восстановление сплошности. Разориентация атомных плоскостей на некоторый угол оказывает незначительное влияние на силу их взаимодействия. В тоже время рельеф поверхности, препятствующий полному контакту поверхностей, сильно снижает силу взаимодействия берегов несплошности.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Экспериментально установлено, что величина ионного тока в ионных кристаллах, экспоненциально зависящего от температуры, зависит также от ретикулярной плотности поверхностей нормальных к линиям тока и от массового числа катионов. С ростом ретикулярной плотности

снижаются значения энергии активации процессов проводимости, как в примесном, так и в собственном интервале температур. Увеличение энергии активации процессов проводимости с ростом массового числа катионов обусловлено снижением их подвижности.

2. Показано, что на поверхностях ионных кристаллов нормальных к линиям индукции электрического поля в температурном интервале собственной проводимости происходит накопление электрического заряда, количество которого в зависимости от температуры, описывается кривой с максимумом независимо от полярности. С ростом ретикулярной плотности поверхностей наблюдается тенденция к снижению величины максимума и температуры его достижения, что обусловлено более низкими значениями энергии сублимации. В результате накопления заряда происходит образование структур вида АБСА4) или АВ(В').

3. Показано существование обратного тока (/о6) в кристаллах, свидетельствующее о перераспределении и накоплении заряда внутри кристалла при воздействии электрического поля и нагрева. По зависимости /об(?) (/-время) оценена величина накопленного заряда, составляющая -6,25-10"5 е/а3 (где а - параметр решетки) в среднем на исследуемый кристалл. В предположении создания объемной плотности заряда 0,1 е!аг оценена величина поверхностного слоя, накапливающего заряд, -2,5 мкм.

4. Установлено, что одновременно с накоплением заряда на поверхностях кристалла наблюдается появление новообразований в аморфном состоянии или в форме вязкой жидкости — новой фазы. Вещество новой фазы имеет свойства, отличающиеся от свойств ионного кристалла, имеет поверхность раздела с кристаллом, зарождается при температуре начала собственной проводимости (ионной), зависящей от ретикулярной плотности поверхности. Совокупность экспериментально полученных результатов позволяет утверждать, что наблюдаемые структурные изменения на поверхностях ионных кристаллов представляют собой неизвестное ранее фазовое превращение, обусловленное нарушением стехиометрического состава ионного кристалла. При охлаждении кристалла с изменением на противоположное направления электрического поля аморфная фаза исчезает.

5. Показано, что образующаяся при нагреве в электрическом поле новая фаза после охлаждения кристаллизуется, реализуя обратный фазовый переход АВ—»(ABÎA*) или АВ(В"))——>АВ. Длительное время обратного перехода обусловлено малой диффузионной подвижностью ионов в отсутствие поля при комнатной температуре. Впервые в кристаллах LiF обнаружена фотостимулированная кристаллизация новой фазы на поверхностях (350) и (110), вызванная сфокусированным излучением видимого диапазона. Образующиеся кристаллы нестабильны и при изменении освещенности могут растворяться.

6. При нагреве в электрическом поле композиции, состоящей из двух однородных кристаллов с одинаковой кристаллографической ориентацией в зоне контакта поверхностей образуются монокристаллические наслоения таких же кристаллов за счет рекомбинационной кристаллизации. Рост наслоений вызывает образование сплошного

кристалла. При контакте поверхностей с различной ретикулярной плотностью имеет место образование новой фазы, обусловленное различной проводимостью контактирующих кристаллитов.

7. При нагреве в электрическом поле композиции состоящей из двух разнородных ионных кристаллов в зоне контакта образуются за счет обмена катионами новые ионные соединения, а также протекает фазовое превращение с образованием новой фазы АВ(А+) или АВ(В") нестехиометрического состава как в исходных, так и во вновь образовавшихся ионных соединениях.

8. Показано, что нагрев композиций из двух ионных кристаллов в электрическом поле можно использовать как метод получения бикристаллов с заданной разориентировкой как для однородных, так и для разнородных контактирующих кристаллитов.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Victor A. Feodorov, Andrei A. Sterelukhin, Leonid G. Karyev Generation of an amorphous phase on surface of LiF by thermoelectric effect and its crystallization // Proceedings of SPIE, 2005. Vol. 5831/ P.178-180.

2. Meksichev O.A., Kariev L.G., Feodorov V.A., Sterelukhin A.A. Generation of the amorphous-crystalline phase on surface of alkali-halide crystals by thermoelectric effect // Proceedings of 5-th International Cjnference «Single Crystal Growth and Heat & Mass Transfer», Obninsk, 2003. Vol. 2, P.503-510.

3. Feodorov V.A., Sterelukhin A.A., Kaiyev L.G Generation of an amorphous phase on surface of lif By thermoelectric effect and its crystallization Proceedings of SPAS 2004, Vol. 8. P.18-19.

4. Карыев Л.Г., Мексичев O.A., Федоров B.A., Стерелюхин A.A. Влияние поверхностных токов на состояние поверхности щелочногалоидных кристаллов // Вестник ТамбГУ Серия: Естественные науки. Т. 8. Вып. 1.2003. - С. 184.

5. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Мексичев О.А., Стерелюхин А.А. Структурные изменения поверхности щелочногалоидных кристаллов при термоэлектрическом воздействии // 2-я Междун. конф. «Кристаллофизика 21-го века»: Тезисы докладов.-Москва.: МИСиС, 2003. С. 189-190.

6. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Стерелюхин А.А., Мексичев О.А. Изменения поверхности ЩГК под действием электрического поля при нагреве. Материалы XLII Междун. конф. "Актуальные проблемы прочности" Калуга, 2004. С. 45.

7. Федоров В.А., Стерелюхин А.А., Карыев Л.Г. Кристаллизация аморфной фазы, полученной термоэлектрическим воздействием на поверхности LiF ВНКСФ-10. Москва, 2004. Сб. тезисов. Ч. 1. С. 279-280.

8. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Стерелюхин А.А. Исследование механических свойств и фазового состава зоны соединения различных ЩГК, подвергнутой термоэлектрическому воздействию. Тезисы докл. XI национальной конференции по росту кристаллов. Институт кристаллографии РАН. Москва, 2004. С. 49.

9. Федоров В.А., Стерелюхин А.А., Одинцова К.В. Перераспределение заряда на поверхностях ЩГК под действием нагрева и потенциала, приложенного к одной из граней // Вестник ТГУ. Серия: Естественные и

технические науки. Тамбов, 2005. Т. 10. Вып. 1. С. 90-91.

10. Федоров В.А., Стерелюхин A.A., Карыев Л.Г. Кристаллизация аморфной фазы, образующейся на поверхностях ЩГК при термоэлектрическом воздействии // Тезисы докладов 4-й Международной научной конференции «Современные достижения физики и фундаментальное физическое образование», Казахстан, Алматы, 5-7 октября 2005, С. 91.

11. Федоров В.А., Стерелюхин A.A., Карыев Л.Г. Исследование механических свойств несплошностей, ограниченных поверхностями LiF, подвергнутых термоэлектрическому воздействию. Сб. тезисов II международной школы «Физическое материаловедение», XVIII Уральской школы металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического материаловедения сталей и сталей», Тольятти, 6-10 февраля 2006. С. 100.

12. Стерелюхин A.A., Федоров В.А., Карыев Л.Г. Рост и растворение кристаллов в аморфной фазе LiF под действием излучения видимого диапазона. Сб. тезисов XVI Петербургских чтений по проблемам прочности, посвященных 75-летию со дня рождения В.А. Лихачева. Санкт-Петербург, 14-16 марта 2006г. С. 31.

13. Плужникова Т.Н., Стерелюхин A.A., Федоров В.А., Карыев Л.Г. Восстановление сплошности металлов при одноосном сжатии // Вестник ТамбГУ Серия: Естественные науки. 2003. Т. 8. Вып. 1. С.181.

14. Федоров В.А., Плужникова Т.Н., Стерелюхин A.A., Карыев Л.Г. Схватывание поверхностей поликристаллических металлов при одноосном сжатии и одновременном сдвиге // Труды III Междун. конф. «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений». Вестник ТГУ. Тамбов, 2003. Т. 8. Вып. 4. С. 723-725.

15. Стерелюхин A.A., Карыев Л.Г., Плужникова Т.Н., Федоров В.А., Дудаков С.П. Восстановление сплошности поликристаллических металлов под действием механической деформации и электрического тока. Вестник ТГУ. Серия: Естественные и технические науки. Тамбов, 2004. Т. 9. Вып. 1. С. 138.

16. Федоров В.А., Стерелюхин A.A., Плужникова Т.Н., Карыев Л.Г. Восстановление сплошности поликристаллических металлов под действием механической деформации и электрического тока Материалы XLII Междун. конф. «Актуальные проблемы прочности» Калуга, 2004. С. 44.

17. Стерелюхин A.A., Федоров В.А., Карыев Л.Г., Плужникова Т.Н. Схватывание поверхностей поликристаллических металлов при одноосном сжатии и одновременном сдвиге. Сборник тезисов III Международн. конф. "Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений". Тамбов 2003. С. 107.

18. Стерелюхин А.А, Кириллов P.A., Плужникова Т.Н., Федоров В.А. Восстановление сплошности металлов под действием механической деформации и нагрева // Вестник ТГУ. Серия: Естественные и технические науки. 2005. Т. 10. Вып. 1. С. 92-93.

Отпечатано в Издательстве «Нобелистика» МИНЦ Лицензия ЛР № 070797 от 16.12.97. Изд. заказ № 076, тип. заказ. 176, тираж 100. Объем 1,0 усл. печ. л. Подписано в печать 24.06.2006. Россия 392680, г. Тамбов, ул. Монтажников 3, т. 56-40-24

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Стерелюхин, Андрей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ДИЭЛЕКТРИКАХ.

1.1. Ионные проводники.

1.1.2. Зонная теория.

1.1.3. Дефекты кристаллических структур.

1.1.4. Ионная проводимость.

1.2. Электрические разряды в газах и твердых телах.

1.3. Электрические эффекты в диэлектриках.

1.3.1. Поляризация диэлектриков.

1.3.2. Электрострикция.

1.3.3. Пьезоэффект.

1.3.4. Пироэффект.

1.3.5. Сегнетоэлектрики.

1.3.6. Электретный эффект.

1.3.7. Дислокационный аналог поперечного эффекта Нернста-Эттингсхаузена.

1.3.8. Электропластический эффект.

1.4. Фотоэффект в диэлектриках.

1.4.1. Фотоэлектронная эмиссия.

1.4.2. Внутренний фотоэффект в диэлектриках.

1.4.3. Фотостимулированная кристаллизация.

1.5. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ НАГРЕВА НА ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ НА ПОВЕРХНОСТЯХ ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ.

2.1. Материалы и методика эксперимента.

2.2. Влияние величины нагрева на плотность ионного тока.

2.3.Определение активационных характеристик проводимости кристаллов.

2.4. Влияние величины нагрева на величину электрической индукции в межэлектродном промежутке.

2.5. Влияние нагрева и полярности исследуемой поверхности на величину поверхностной плотности электрического заряда.

2.6. Измерение величины поверхностного заряда в ионных кристаллах при термоэлектрическом воздействии.

2.6.1. Результаты эксперимента.

2.7. Обсуждение результатов.

2.8. Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ РАЗЛИЧНОЙ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЙ ОРИЕНТАЦИИ ПРИ НАГРЕВЕ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ.

3.1. Поверхностные изменения в ионных кристаллах при термоэлектрическом воздействии.

3.2. Химическое травление.

3.3.Масс-спектрографическое и рентгеноструктурное исследования вещества новообразований.

3.4. Микроиндентирование вещества новообразований.

3.5. Кристаллизация новообразований на поверхностях щелочногалоидных кристаллов различной кристаллографической ориентации.

3.6. Структурные изменения поверхностей ионных кристаллов под действием потенциала внешнего электрического поля приложенного к поверхности при нагреве.

3.7. Обсуждение результатов.

3.8. Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ НА КОНТАКТИРУЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЯХ ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ ПРИ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ И ИХ РОЛЬ В ВОССТАНОВЛЕНИИ СПЛОШНОСТИ.

4.1. Фазовые превращения на контактирующих поверхностях разнородных ионных кристаллов при термоэлектрическом воздействии.

4.1.1. Материалы и методика эксперимента.

4.1.2. Результаты эксперимента.

4.1.3. Обсуждение результатов.

4.2.1. Материалы и методика эксперимента.

4.2.2. Результаты эксперимента.

4.2.3. Обсуждение результатов.

4.3. Выводы к главе 4.

Введение диссертация по физике, на тему "Структурно-фазовые превращения на поверхностях ионных кристаллов, обусловленные совместным действием электрического и нестационарного теплового полей"

Исследование поведения диэлектрических материалов при различных внешних энергетических воздействиях, является одним из значимых направлений развития физики диэлектриков, которое входит составной частью в фундаментальные исследования физики конденсированного состояния, направленные на решение важной задачи - установление взаимосвязи физических свойств, процессов и явлений со структурой материалов, ее особенностями и дефектами.

Электрофизические свойства диэлектрика, такие как проводимость, электретный эффект, диэлектрические потери, отражающие возможность использования его для конкретных практических целей в тех или иных условиях эксплуатации, во многом определяет релаксационная поляризация, механизм возникновения которой зависит от структуры диэлектрика.

Процессы медленной релаксационной поляризации представляют интерес, так как они переводят диэлектрик в качественно новое, электретное, состояние, при котором в пространстве его окружающем, создается квазидипольное, достаточно длительно сохраняющееся во времени электрическое поле.

Постоянная внутренняя поляризация Р встречается у некоторых кристаллических веществ. В таких кристаллах каждая элементарная ячейка решетки обладает одним и тем же постоянным дипольным моментом [4]. Все диполи направлены в одну сторону даже в отсутствии электрического поля. Дипольные моменты могут измениться вследствие теплового расширения -это пироэлектрик, или под воздействием механического нагружения -пьезоэлектрик [5].

Некоторые кристаллы имеют внутренние дипольные моменты, и вращение их также вносит вклад в поляризацию. В ионных кристаллах, таких, как NaCl, возникает также ионная поляризуемость. Определенный вклад в поляризацию ионных кристаллов дают примесные и собственные точечные дефекты, которые в различных температурных интервалах могут приводить к примесной и собственной проводимости. В этом случае следует отметить ионно-релаксационную и миграционную поляризации [6]. Эти виды поляризации являются релаксационными явлениями, поэтому параметры, характеризующие поляризацию, релаксируют, т.е. постепенно изменяются и затем устанавливаются постоянными.

Наличие ионов проводимости неизбежно сопровождается взаимодействием их с дефектами кристаллической решетки ионного диэлектрика, такими как дислокации, границы субзерен, микро- и макротрещины. Последние оказывают существенное влияние на прочностные характеристики кристалла, его оптические свойства. Взаимодействие ионов проводимости с такими нарушениями регулярности решетки может приводить к их залечиванию вследствие массопереноса и восстановлению механических свойств. Кроме того, в интервалах температур собственной проводимости возможно накопление зарядов в поверхностных слоях диэлектрика. Это обстоятельство неизбежно приводит к изменению стехиометрического состава и, как следствие к изменению физических свойств кристалла. Последнее представляет самостоятельный интерес, так как может встречаться при эксплуатации оптических элементов из щелочногалоидных кристаллов (ЩГК) в экстремальных условиях: высокие температуры, воздействие электрических и магнитных полей, что имеет место в лазерных устройствах ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов.

В настоящей работе экспериментально исследованы структурно-фазовые превращения на поверхностях различной кристаллографической ориентации ионных кристаллов при одновременном воздействии на них нагрева и электрического поля, ориентированного нормально к поверхности.

Установлены механизмы перераспределения ионного заряда на поверхностях ЩГК в электрическом поле при нагреве, отличающиеся для положительно и отрицательно заряженных поверхностей тем, что в первом случае заряд обусловлен накоплением междоузельных ионов металла, а во втором, наоборот, обеднением поверхностных слоев более подвижными ионами металла. В связи с этим основной причиной более низких пробивных напряжений при отрицательно заряженной поверхности является кулоновское взаимодействие, способствующее разрушению обедненной ионами металла решетки кристалла.

Экспериментально установлено, что при термоэлектрическом воздействии на ЩГК на поверхностях различной кристаллографической ориентации появляются структурные изменения в виде новообразований аморфного вещества. Проведенными масс-спектроскопическими исследованиями и рентгеноструктурным анализом установлено аморфно-кристаллическое строение новообразований и отмечено увеличение межионного расстояния. Основной причиной образования ионных кристаллов в аморфном состоянии является нарушение стехиометрии.

Появление аморфного вещества изменяет оптическую прозрачность кристалла и физические свойства его поверхности, в связи с чем необходимы ограничения по температуре и величине электрических полей допускаемых при эксплуатации оптических элементов из ЩГК.

В веществе новообразований наблюдается рост кристаллов в виде игл в результате локального воздействия оптического излучения или значительно более медленный при вылеживании в темноте при комнатной температуре.

При термоэлектрическом воздействии на контактирующие поверхности различных кристаллов, например пара LiF:NaCl обнаружено образование соединений типа NaF и LiCl, с нарушенным стехиометрическим составом. Показано, что эти соединения при охлаждении до комнатной температуры также представляют собой аморфное вещество.

Совокупность экспериментальных результатов по исследованию свойств и поведения новообразований позволяет трактовать наблюдаемое явление как структурно-фазовое превращение, связанное с нарушением стехиометрического состава. Изменение стехиометрии обусловлено ионной проводимостью кристаллов при достижении определенной температуры.

Исследована также возможность схватывания поверхностей металлических образцов при комплексном воздействии нагрева или электрического тока и одноосного сжатия. Предложена модель аналитической оценки сил взаимодействия атомных плоскостей в металлах, что позволило установить влияние на качество восстановления сплошности рельефа поверхности и взаимной ориентации зерен в месте контакта.

Работа выполнена в рамках научных исследований, проводимых в Тамбовском государственном университете им. Г.Р. Державина по теме «Дефекты кристаллических структур: механизмы образования и поведения в условиях внешних энергетических воздействий» и поддержана грантами Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант № 02-01-01173, грант №05-01-00759).

Актуальность работы

Исследования любых сложных процессов проводят обычно на наиболее простых в структурном отношении и достаточно хорошо изученных материалах, так называемых модельных. К ним относятся ионные кристаллы. Исследование свойств ионных кристаллов в электрических полях ведется на протяжении многих лет. Однако интерес к этим материалам как модели диэлектрика с ионной связью не ослабевает, так как дальнейшие перспективы практического применения материалов на основе ионных и суперионных проводников определяются глубиной понимания природы формирования физико-химических свойств, выявлением закономерностей изменений последних в кристаллических соединениях, нахождением возможности их целенаправленного модифицирования.

Развитие науки и техники привело к расширению области применения диэлектриков. Во многих устройствах используются диэлектрические материалы, которые длительное время должны работать в условиях нагрева и значительных электрических полей. При этом в диэлектриках протекают физические процессы, приводящие к изменению структуры вещества и ухудшению эксплуатационных свойств. Поэтому изучение процессов, происходящих в диэлектриках при нагреве в электрических полях, является одной из актуальных практических задач.

Научная новизна

5. Показано, что охлаждение кристаллов после термоэлектрического воздействия, при измененном направлении поля на противоположное, приводит к полному исчезновению новообразований, обусловленному обратным фазовым превращением.

Практическая значимость работы

1. Полученные в работе экспериментальные данные, свидетельствующие о структурно-фазовых изменениях поверхностей ионных кристаллов при термоэлектрическом воздействии, могут быть полезны при установлении режимов эксплуатации изделий оптики из ионных кристаллов, работающих в условиях тепловых и электрических полей.

2. Обнаруженное состояние кристалла с локализованным в поверхностных слоях зарядом при «замораживании», подобное электретному эффекту, можно использовать в качестве источника постоянных электрических полей.

3. На основе полученных результатов возможно разработать способ и р технологию получения бикристаллов как из однородных, так и из разнородных ионных кристаллов с заданной разориентировкой.

На защиту выносятся следующие положения

2. Результаты исследований поверхностной плотности заряда в ионных I кристаллах в температурном интервале собственной проводимости за счет образования структур типа АВ(А+) или АВ(В") и влияния на его величину ретикулярной плотности поверхности, а также оценка средней величины накопленного заряда на одну элементарную ячейку.

4. Впервые обнаруженное при комнатной температуре явление фотостимулированной обратимой кристаллизации фазы, образующейся при нагреве в электрическом поле кристаллов LiF на поверхностях {350} и {110}, вызванной сфокусированным излучением видимого диапазона.

5. Структурно-фазовые превращения на контактирующих поверхностях композиции, составленной из двух кристаллитов: однородных кристаллов с различной кристаллографической ориентировкой и разнородных кристаллов, контактирующих плоскостями с одинаковыми индексами, а также возможность получения однородных и разнородных бикристаллов с заданной разориентировкой.

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 21 работе. Работа поддержана Российским Фондом Фундаментальных Исследований (гранты № 02-01-01173 и 05-01-00759).

Апробация работы

Москва, 2004 г.); 4-я Международная научная конференция «Современные достижения физики и фундаментальное физическое образование» (Казахстан, Алматы, 2005 г.); II международная школа «Физическое материаловедение», XVIII Уральская школа металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического материаловедения сталей и сплавов» (Тольятти, 2006 г.); XVI Петербургские чтения по проблемам прочности, посвященные 75-летию со дня рождения В.А. Лихачева (Санкт-Петербург, 2006 г.); научные конференции преподавателей и сотрудников ТамбГУ (Державинские чтения, 2003-2006 гг.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, приложения, выводов по работе и библиографического списка. Она изложена на 151 странице машинописного текста, содержит 53 иллюстрации и 9 таблиц. Библиографический список содержит 148 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

5.5. Выводы

1. Показано, что при восстановлении сплошности в металлах сжатием контактирующих поверхностей существуют некоторые эффективные напряжения, при которых наблюдаемое восстановление прочностных характеристик максимально.

2. Одновременный со сжатием проворот контактирующих плоскостей относительно друг друга приводит к разрушению поверхностных окисных пленок. Вскрывающиеся при этом поверхности металлов ювенильны, что обеспечивает восстановление сплошности и прочностных характеристик.

3. Дополнительный нагрев соединяемых образцов или пропускание электрического тока во время сжатия и проворота поверхностей t относительно друг друга приводят к увеличению прочности соединяемых участков до -40% и -60% от табличной, соответственно.

4. Моделированием, основанном на расчете сил взаимодействия поверхностей через экранированный потенциал рассмотрено влияние относительного сдвига поверхностей (при их развороте) и расстояния между ними на восстановление сплошности.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Стерелюхин, Андрей Александрович, Тамбов

1. Най Дж. Физические свойства кристаллов. М.: Иностранная литература, 1960.-385 с.

2. Головин Ю.И. Магнитопластичность твердых тел. М.: Машиностроение1,2003.-108 с.

3. Фейнман Р., Лептон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. М.: Мир, 1977.-Т.5.-300 с.

4. Шаскольская М.П. Кристаллография. М.: Высшая школа, 1984. - 376 с.

5. Желудев И.С. Физика кристаллических диэлектриков. -М.: Наука, 1968.

6. Чеботин В.Н., Перфильев М.В. Электрохимия твердых электролитов. М. 1978.i 8. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978. - 792 с.

7. Брандт Н.Б., Чудинов С.М. Электроны и фононы в металлах. М.: Изд-во МГУ, 1990.

8. Займан Дж. Принципы теории твердого тела. М.: Мир, 1966

9. Дурнова О.Ю., Калякин А.С., Кузьмин В.В. // Электрохимия. 1997. Т. 33, №9. С. 1060.

10. Вавилов B.C., Кив А.Е., Ниязова О.Р. Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках. М.: Наука, 1981. 368 с.

11. Предводителев А.А., Тяпунина Н.А., Зиненкова Г.М., Бушуева Г.В. Физика кристаллов с дефектами. М.: Изд-во МГУ, 1986. - 240 с.

12. Болтакс Б.Н. Диффузия и точечные дефекты в полупроводниках. Л.: Наука, 1972.384 с.

13. Крегер Ф. Химия несовершенных кристаллов. М.: Иностранная литература, 1969.

14. Булярский С.В., Фистуль В.И. Термодинамика и кинетика взаимодействующих дефектов в полупроводниках. М.: Наука, 1997.-352 с.

15. Косевич A.M. Физическая механика реальных кристаллов. Киев: Наукова думка, 1981.

16. Moelwyn-Hughes Е.А. Physical Chemistry. Oxford: Pergamon Press, 1964. -P. 857-917.

17. Lide D.R. Handbook of Chemistry and Physics. 72nd ed. - CRC Press, 1991-1992.-P. 5-96.

18. Ковтуненко П.В. Физическая химия твердого тела. Кристаллы с дефектами. М.: Высшая школа, 1993. - 352 с.

19. Маделунг О. Физика твердого тела. Локализованные состояния: пер. с нем. и англ./Под ред. В.М. Аграновича. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985. - 184 с.

20. Лидьярд А., Ионная проводимость кристаллов. М.: Иностранная литература, 1962. - 222 с.

21. Бюрен Ван. Дефекты в кристаллах. М.: Иностранная литература, 1962.-584 с.

22. Иванов-Шиц А.К., Демьянец Л.Н. Материалы ионики твердого тела // Природа.-2003.-№12.

23. Кадргулов Р.Ф., Якшибаев Р.А., Особенности ионного переноса в твердом электролите с двумя сортами подвижных катионов // Вестник Башкирского университета. -2001. -№ 3. С. 13-14.

24. Гороховатский Ю.А., Бордовский Г.А. Термоактивационная токовая спектроскопия высокоомных полупроводников и диэлектриков. М.: Наука: Главная редакция физ.-мат. литер., 1991.-248 с.

25. Луфт Б.Д. Физико-химические методы обработки поверхности полупроводников. М. 1982.

26. Баранов А.В., Воробьев Г.А. Исследование токов автоэлектронной эмиссии и ударной ионизации в щелочно-галоидных кристаллах // Радиотехника и электроника. 1965. №11. С. 2072-2074.

27. Иванов-Шиц А.К. Исследование ионной и электронной проводимости монокристаллов твердого электролита RbAg4l5: Канд. Дис. Свердловск, 1978.

28. Иванов-Шиц А.К., Боровков B.C. // Электрохимия. 1975. Т. 11, №9. С. 1451.

29. Reid W.B., Lachowsky Е.Е., West A.R. // Phys. Chem. Glasses. 1990. Vol. 31, № 3. P. 103.

30. Owen J.R., Maskell W.C., Steel B.C.H. e.a. // Solid State Ionics. 1984. Vol. 13, №4. P. 329.

31. Hsueh L., Bennion D.N.//J. Electrochem. Sos. 1971. Vol. 118, №7. P. 1128.

32. Armstrong R.D., Dickinson Т., Turner J. // J. Electrochem. Sos. 1971. Vol. 118, №7. P. 1135.

33. Налбандян В.Б, Медведева Л.И., Сударгин Н.Г., Медведев Б.С. // Электрохимия. 1993. Т. 29, № 11. С. 1380.

34. Sinclair D.C., Marrison P.B., Velasco F., West A.R. // Solid State Ionics. 1990. Vol. 37, № 4. P. 295.

35. Райзер Ю.П. Физика газового разряда: учебное руководство. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1987. - 592 с.

36. Коробейников С.М. Диэлектрические материалы: Учеб. пособие. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. 67 с.

37. Сканави Г.И. Физика диэлектриков (область сильных полей). -М.: ГИФМЛ, 1958.-908 с.

38. Волькенштейн Ф.Ф. Электропроводность полупроводников. -М.: ГИТТЛ, 1947.-325 с.

39. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. М.: Энергия, 1982.-320 с.

40. Гурский А.Л. Кристаллографическая ориентация неполного электрического пробоя в CdS, CdSe, ZnO, LiNbCb, ТеОг и его использование для получения генерации света: Автореф. дисс. канд.физ.-мат. Наук: 01.04.07. -Минск, 1988. -19 с.

41. Франц В. Пробой диэлектриков. М.: Иностранная литература, 1961.-208 с.

42. Whitehead S. Dielectric breakdown of Solids. Oxford, 1951.

43. Вершинин Ю.Н. Термодинамические уравнения пробоя диэлектриков // ДАН СССР. 1984. - Т. 279. - №4. - С. 880-882.

44. Баранов А.В. Пробой диэлектрикови полупроводников. Сб. докладов IV межвузовской конференции по пробою диэлектриков и полупроводников. Изд. Энергия, 1964, стр. 188.

45. Воробьев А.А., Воробьев Г.А. // Изв. АН СССР. Сер. Физ. 1958. - Т. 22, №4 - С. 397-400.

46. Куликов В.Д. Исследование механизма электрического пробоя ионных кристаллов в наносекундном диапазоне // ЖТФ. 2003. - Т. 73. Вып. 12.-С. 26-30.

47. Рожков В.М. Длительность стадии формирования разрядного канала при электрическом пробое твердых диэлектриков // ЖТФ. 2003. - Т. 73. -Вып. 1.-С. 51-54.

48. Воробьев А.А., Воробьев Г.А. Электрический пробой и разрушение твердых диэлектриков. -М.: Высшая школа, 1966. 244 с.

49. Андреев Г.А. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1958. - Т. 22. - №4. -С. 415-418.

50. Конорова Е.А., Сорокина Л.А. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1958. - Т. 22. -№4.-С. 401-403.

51. Носков М.Д., Малиновский А.С., Кук Ч.М., Урайт К.А., Шваб А.Й. Моделирование развития разряда в объемно-заряженном диэлектрике // ЖТФ. 2002. - Т. 72. - Вып. 4. - С. 107-112.

52. Von Hippel А. // Ztschr. Fur Physik. 1931. - Bd.67. - №11/12. - S. 707-724.

53. Воробьев A.A., Воробьев Г.А., Мурашко Л.Т. // ФТТ. 1962. Т. 4. №7.-С. 1967-1968.

54. Мурашко Л.Т. Исследование влияния кристаллической структуры на величину электрической прочности и некоторые предпробивные характеристики ионных кристаллов: Автореф. дисс. канд.физ.-мат.наук. -Томск. -1972. -14 с.

55. Поливанов К.М. Теория электромагнитного поля. М.: Энергия, 1969.-348 с.

56. Богородицкий Н.П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы: Учебник для вузов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985.-304 с.

57. Морозов А.И. Физика твердого тела. Полупроводники, диэлектрики, магнетики: учебное пособие. М.: Московский гос. институт радиотехники, электроники и автоматики, 2002. - 88 с.

58. Рез И.С., Поплавко Ю.М. Диэлектрики: Основные свойства и применение в электронике. -М.: Радио и связь, 1989.

59. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. М.: Высшая школа, 2000. - 494 с.

60. Гороховатский Ю.А., Бордовский Г.А. Термоактивационная токовая спектроскопия высокоомных полупроводников и диэлектриков. М.: Наука: Главная редакция физ.-мат. литер., 1991. - 248 с.

61. Губкин А.Н. Электреты. М.: Наука, 1978. - 192 с.

62. Физика. Большой энциклопедический словарь М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. - С. 90,460.

63. Бреховских JI.M., Гончаров В.В. Введение в механику сплошных сред. -М.: Наука, 1982.

64. Резниченко JI.A., Шилкина J1.A., Турик А.В., Дудкина С.И. Огромная пьезоэлектрическая анизотропия ниобата натрия с композитоподобной структурой // ЖТФ. 2002. - Т. 72. - Вып. 2. - С. 65-67.

65. Гриднев С.А. Электрические кристаллы // Соросовский Образовательный журнал. 1996. - №7. - С.99-104.

66. Струков Б.А. Сегнетоэлектричество. -М.: Наука, 1979.

67. Смирнова Е.П., Александров С.Е., Сотников К.А., Капралов А.А., Сотников А.В. Пироэлектрический эффект в твердых растворах на основе магниобата свинца// ФТТ. 2003. - Т. 45. - Вып. 7. - С. 1245-1249.

68. Дрождин С.Н. Физические основы пироэлектричества // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. - №12. - С. 94-100.

69. Данцигер А.Я., Бородин В.З., Резниченко J1.A. и др. Влияние объемного заряда и размеров кристаллитов на формирование сегнетопьезокерамических материалов // ЖТФ. 2000. Т. 70. Вып. 5.-С. 40-42.

70. Резниченко JI.A., Кузнецова Е.М., Разумовская О.Н., Шилкина J1.A. Кристаллохимическое моделирование сегнетоэлектрических материалов с низкой диэлектрической проницаемостью // ЖТФ. 2001. - Т. 71. Вып. 5. - С. 53-56.

71. Смоленский Г.А., Крайник И.Н. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики.-М.: Наука, 1968.

72. Струков Б.А., Леванюк А.П. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. -М: Наука, 1995.

73. Барфут Дж., Тейлор Дж. Полярные диэлектрики и их применения / Пер. с англ. под ред. JI.A. Шувалова. М.: Мир, 1981.

74. Лайнс М., Гласс А. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы / Пер. с англ. под ред. В.В.Леманова и Г.А. Смоленского. -М.: Мир, 1981.

75. Huaxiang Fu, L. Bellaiche. Phys. Rev. Lett., v. 91,257601 (2003).

76. Гриднев C.A. Диэлектрики с метастабильной электрической поляризацией // Соросовский образовательный журнал. 1997. - №5. - С. 105-111.

77. Губкин А.Н., Попов О.Н. Исследование релаксационных процессов в монокристаллическом фтористом литии // Физика полупроводников и микроэлектроники. Рязань: Межвузовский сборник научных трудов. -1979.-Вып. 6.-С. 3-6.

78. Попов О.Н. Электретный эффект в диэлектрических материалах электронной техники: Автореферат дис. докт. тех. наук: 01.04.07 / МГИЭМ. М., 1996.38 с.

79. Гах С.Г., Рогач Е.Д., Свиридов Е.В. Объемный заряд и токи термодеполяризации в тонких пленках цирконата-титаната свинца // ЖТФ. -2001.-Т. 71.-Вып. 1.-С. 49-52.

80. Попов О.Н. Релаксационные процессы, возникающие в диэлектрических материалах при их обработке постоянным электрическим полем // Физика и химия обработки поверхностей. 1996. - №5. - С. 94-100.

81. Сальников А.Н., Гестрин С.Г. Заряженные дислокации и точечные дефекты в кристаллах (аналитические модели взаимодействия). Саратов: Саратовский гос. тех. университет, 2002. - 222 с.

82. Гестрин С.Г., Сальников А.Н., Струлева Е.В. Дислокационный аналог поперечного эффекта Нернста-Эттингсхаузена в ионных кристаллах // Изв. вузов. Физика, 1996. -№1.-С.80-82.

83. Спицын В.И., Троицкий О.А. Электропластическая деформация металлов. М.: Наука, 1985.160 с.

84. Гладкий В.В., Кириков В.А., Магатаев В.К. ФТТ, 1979, т. 21, №3, с. 932935.

85. Швидковский Е.Г., Тяпунина Н.А., Белозерова Э.П. Влияние электрического поля на поведение заряженных дислокаций // Кристаллография. 1962. Т. 7. С. 471-472.

86. Орлов А.Н. Введение в теорию дефектов в кристаллах. М.: Высш. шк., 1983. 144 с.

87. Whitworth R. W. Adv. Phys., 1975, vol. 24, №2, p. 203-304.

88. Зуев JI.Б. Физика электропластичности щелочно-галоидных кристаллов. Новосибирск: Наука, 1990. 120 с.

89. Куличенко А.Н., Смирнов Б.И. Движение дислокаций в кристаллах LiF под действием электрического поля // ФТТ, 1983, т. 28, №9, с.2796-2801.

90. Гегузин Я.Е. Очерки о диффузии в кристаллах. М.: Наука, 1970. 180 с.

91. Физический энциклопедический словарь. / Гл. ред. A.M. Прохоров. Ред. кол. Д.М. Алексеев, A.M. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов и др. М.: Сов. энциклопедия, 1984. - 944 е., ил., 2 л. цв. ил.

92. Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках, пер. с англ. М: Мир, 1973.

93. Гуро Г.М., Калюжная Г.А., Мамедов Т.С., Шелепин Л.А. Об управлении ростом кристаллов с помощью электромагнитного излучения. -ЖЭТФ, 1979, т. 77, с. 2366-2373.

94. Стехиометрия в кристаллических соединениях и ее влияние на их физические свойства. М.: Наука, 1987. -224 с.

95. Чернов А.А. Гиваргизов Е.И., Багдасаров Х.С. и др. Образование кристаллов. -В кн.: Современная кристаллография. М.: Наука, 1978, т.З, с. 407.

96. Бару В.Г., Волькенштейн Ф.Ф. Влияние облучения на поверхностные свойства полупроводников. М.: Наука, 1978. 288 с.

97. Киселев В.Ф., Крылов О.В. Электронные явления в адсорбции и катализе на полупроводниках и диэлектриках. М.: Наука, 1979. 234 с.

98. Гуро Г.М., Калюжная Г.А., Мамедов Т.С., Шелепин Л.А.Влияние излучения на кинетику процесса роста кристаллов. -Тр. ФИАН, 1980, т. 124, с.127-140.

99. Горина Ю.И., Калюжная Г.А., Киселева К.В. и др. Исследование лазерных эпитаксиальных структур типа PbTe(Bi)-PbSnTe-PbTe. -ФТП, 1979, т.13, с.305-310.

100. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Мексичев О.А. Поведение поверхности скола щелочногалоидных кристаллов при нагреве в электрическом поле // Физика и химия обработки материалов. 2003. - №3. - С. 77-80.

101. Allnatt A.R., Lidiard А.В. Atomic Transport in Solids. Cambridge Univ Press, 1993, 572 p.

102. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков. М.: Высшая школа, 1977.-448 с.

103. Фриауф Р.Дж. Основы теории процессов ионного переноса // Физика электролитов / Под ред. Дж. Хладика. М.: Мир, 1978. - С. 165-217 с.

104. Киреев П.С. Физика полупроводников. М.: Высшая школа, 1969. 589 с.

105. Мексичев О.А. Поведение поверхностей скола щелочногалоидных кристаллов при воздействии электрического поля в области предплавильных температур: дис. канд. физ.-мат. наук: 01.04.07: Белгородский гос. ун-т. Белгород, 2004.

106. Желудев И.С. Электрические кристаллы. М.: Наука, 1969.

107. Feodorov V.A., Kariev L.G., Meksichev О.A. Response of cleavage surface of alkali-halide on complex action of heat and electric field // EPS-12: General Conference Trends in Physics. 26-30 Aug. 2002. Budapest. P. 35-36.

108. Bannon N.M., Corish J., Jacobs P.W.M. A theoretical study of the formation and aggregation of vacancy-impurity dipoles in divalently doped alkali halide crystals. Philosophical Magazine A. - 1985. - Vol. 51. - №6. - P. 797-814

109. Pozniak J., Berg G. Theoretical analysis of the dipole polarization and depolarization in Me"14" doped NaCl - type alkali halide crystals. - Physic Status Solidi A. - 1983. - Vol. 78. - №1. - P. 69-76

110. Губкин A.H., Голова В.А. Токи термодеполяризации и электретный эффект в щелочно-галоидных монокристаллах. Известия Вузов сер. Физика. - 1973. - №8 (135). - С. 132-134.

111. Иверонова В.И., Ревкевич Г.П. Теория рассеяния рентгеновских лучей. -М.: МГУ, 1978

112. Поликарпов В.М. Переход «порядок-беспорядок» в кремний-, германий-и борсодержащих полимерах и их органических аналогах. Дис. . докт. хим. наук. М.: ИНХС РАН. 2003. 302 с.

113. Kuzmin N.N., Matuchina E.V., Makarova N.N., Polikarpov V.M., Antipov E.M. X-Ray diffusive scattering and the mesomorphic states in polymers // Macromol. Chem., Macromol. Symp. 1991. -V. 44. - P. 155-164.

114. Таблицы физических величин. Справочник / под редакцией И.К. Кикоина.-М.: Атомиздат, 1976.

115. Victor A. Feodorov, Andrey A. Sterelyukhin Generaration of an amorphous phase on surface of LiF by thermoelectric effect and its crystallization // Proc. of SPIE, 2005, Vol. 5831, p.178-180.

116. Мурин A.H., Лурье Б.Г. Диффузия меченных атомов и проводимость ионных кристаллов. Ленинград: Издательство Ленинградского университета, 1967. 100 с.

117. Федоров В.А., Стерелюхин А.А., Одинцова К.В. Перераспределение заряда на поверхностях ЩГК под действием нагрева и потенциала, приложенного к одной из граней // Вестник ТГУ, т. 10, вып. 1, 2005, С. 9091.

118. Карыев Л.Г., Мексичев О.А., Стерелюхин А.А., Федоров В.А. Влияние поверхностных токов на состояние поверхности щелочногалоидных кристаллов // Вестник ТамбГУ. Серия: Естественные науки. Т. 8. - Вып. 1. - 2003. - С. 184.

119. Хладик Дж. Твердые электролиты // Физика электролитов / Под ред. Дж. Хладика. М.: Мир, 1978. - С. 46-91

120. Термодинамические свойства неорганических веществ: Справочник / под ред. А.П. Зефирова. М.: Атомиздат, 1965.

121. Термические константы веществ: Справочник. В 10-и выпусках / под ред. В.П. Глушко. Вып. 10. -М.: Наука, 1981.

122. Казрагис А.П. Исследование зависимости точек плавления галогенидов щелочных металлов от их состава и структуры. I. Зависимость точекплавления галогенидов щелочных металлов от атомных параметров // Журн. физ. химии. 1970. - Т. 44. - №7. - С. 1651-1656.

123. Иоффе А.Ф. Избранные труды. Т.1. Механические свойства кристаллов. -Л.: Наука, 1974.-326 с.

124. Allnatt A.R., Lidiard А.В. Statistical theories of atomic transport in crystalline solids // Reports on Progress in Physics. 1987. - Vol. 50. - №4. -pp. 373-500.

125. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики. Т. II. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1958. -509 с.

126. Молоцкий М.И. Рекомбинационный механизм эмиссии электронов Дерягиной-Кротовой-Карасева после скола // ДАН СССР. 1978. - Т. 243. - №6. - С. 1438-1441.

127. Уэрт Ч., Томсон Р. Физика твердого тела. М.: Мир, 1969. - 558 с.

128. Данков П.Д. Строение и свойства поверхности твердого тела. Л.: Изд-во АН СССР, 1940.- 155 с.

129. Демонстрационные опыты по физике в VI-VII классах средней школы. Под ред. А.А. Покровского. М.: Просвещение, 1970. 279 с.

130. Рувинский М.А., Сергеева О.Г., Фомин И.М. Роль залечивания в циклическом нагружении LiF с трещиной // ФТТ. 1995. Т. 37. №2. С. 558-561.

131. Финкель В.М, Ваган В.А, Сафронов В.Н. Залечивание трещин в монокристаллическом висмуте // Кристаллография. 1989. Т. 34. №6. С. 1508-1512.

132. Аргунова Т.С.и др. Дислокации в кремниевых структурах, полученных прямым сращиваниемповерхностей с рельефом// ФТТ. 1996. Т.38. №11. С. 3361-3364.

133. Финкель В.М. Залечивание трещин в СаСОЗ без внешней нагрузки // Деп. в ВИНИТИ. .№6343. В.87. 21с.

134. Финкель В.М., Дорохова Н.В., Сафронов В.П. К вопросу о слиянии ступеней скола // ФТТ. 1993. Т. 35. №8. С. 2256-2258.

135. Плужникова Т.Н., Чиванов А.В., Федоров В.А. Оценка сил взаимодействия мозаично-заряженных плоскостей в зависимости от их относительного расположения // Вестник Тамбовского государственного университета. 2003. Т. 8. Вып. 2. С. 251-253.

136. Федоров В.А., Плужникова Т.Н., Тялин Ю.И. Залечивание трещин, остановившихся при несимметричном сколе в щелочногалоидных кристаллах и кальците // ФТТ. 2000, т. 42, № 4, с. 685-687.

137. Федоров В.А., Плужникова Т.Н., Стерелюхин А.А., Карыев Л.Г. Схватывание поверхностей поликристаллических металлов при одноосном сжатии и одновременном сдвиге // Вестник Тамбовского государственного университета. 2003. Т. 8. Вып. 4. С. 623-626.

138. Финкель В.М., Дорохова Н.В. Залечивание трещин в кристаллах с винтовыми и смешанными субграницами // ФТТ. 1988. Т. 30. №11. С. 3521-3523.

139. Зуев Л.Б. Кристаллы: универсальность и исключительность // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 8. С. 93-102.