Оценка величины упругой деформации поверхности ЩГК при микроиндентировании Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

во второй серии опытов при постоянной температуре 873 К показали, что в течение первых 10-15 минут величина тока плавно снижается и далее остается постоянной (~1 мкА) до окончания опыта в течение 3 часов. Для кристаллов с различным содержанием примесей отмечено отличие в величине «аккумуляторных» токов при повторном нагреве. Величии тока тем выше, чем выше содержание примесей. Измерения «аккумуляторных» токов, проводимые при постоянной температуре (873 К) при повторном нагреве, показывают, что с течением времени величина «аккумуляторных» токов монотонно убывает со скоростью -2-3 мкА в час.

Существование «аккумуляторных» токов можно объяснить перераспределением заряда в объеме кристалла. У противоположных 1-раней образца, контактирующих с электродами, при начальном нагреве и про-

пускании «прямого» тока возникает объемный заряд за счет миграции в направлении электрического поля, в основном, примесных атомов и матричных ионов в интервале собственной проводимости. Значительную роль в формировании объемного заряда играют примеси. Это подтверждается измерениями «аккумуляторных» токов в образцах с различным их содержанием Таким образом, в постоянном электрическом поле, при температурах выше 600 К в ионных кристаллах наблюдается явление аккумуляции объемного заряда у поверхностей, контактирующих с электродами. Данное явление связано с миграцией, в основном, примесей и ионов матрицы в направлении поля. Наличие тока во внешней цепи при замыкании электродов на противоположных гранях обработанного кристалла объясняется обратным перераспределением заряда внутри кристалла.

СТРУКТУРА ЛОКАЛЬНО ДЕФОРМИРОВАННЫХ ОБЛАСТЕЙ ЩГК ПРИ МИКРОИНДЕНТИРОВАНИИ © Л.Г. Карыев, АН. Глушков, В.А, Федоров

Для понимания механизма де<1)ормирования кристаллов при в/цтливании индентора необходимо изучить закономерности распределения дислокаций около отпечатка в объеме кристалла. В связи с этим были поставлены задачи: 1) разработать метод, позволяющий определять величину локализованных полос скольжения по {110}45 под отпечатком для различных 1ДГТС: 2) сравнить ее с величиной локализованных полос скольжения но {110}« в зависимости от: а) ориентации индентора относительно кристаллографических направлений образца; б) концентрации примесей в образце; в) предварительной термической обработки образцов (состаривание).

В опытах использовали монокристаллы (10-3 вес. %, Са2\ Мё2*) и ЫаС1 (1(Г5-10'2 вес. %, Ре2\ Ст2*). Размеры образцов 4x10x20 мм. Эксперименты проводили при температуре 293 К на микротвердомере ПМТ-3 со стандартным индентором Виккерса. Нагрузку на индентор изменяли в пределах 0,05 < Р 5 0,6 N. Состариваиие кристаллов проводилось при температуре 373 К в течение 100 ч. Во всех опытах использовали свежие поверхности скола. Эксперименты проводили по следующей методике. Действием лезвия ножа на торец кристалла вводили по (010) трещину. Вдоль линии русла трещины со стороны не разрушенной части кристалла индентором наносили отпечатки. Затем кри-

сталл раскалывали ударом ножа в устье введенной макротрещины. Дислокационную структуру, формирующуюся вокруг отпечатка, выявляли методом избирательного травления. Измеряли и сравнивали длины локализованных полос скольжения по плоскостям {ПО}*, и {110}45 в деформированной области, прилегающей к отпечатку.

При ориентации с/ \ | <100> (</ - диагональ отпечатка) длина локализованных полос скольжения по плоскостям {110}9о и {ПО}« на ~ 15 % больше величины аналогичных полос скольжения при ориентации (I || <110>. Для монокристаллов ЫаС1 (10~5 вес. %) величина локализованных полос скольжения по плоскостям {110}45 и {110)90 оказалась больше, чем для ИаС1 (10~2 вес. %), причем эта разница тем значительнее, чем больше нагрузка на индентор. Состаривание кристаллов №С1 (10~2 вес. %) привело к незначительному увеличению (- на 3 + 6 %) длины полос скольжения по плоскостям {ПО}« и {110)90 Для данного интервала нагрузок. Экспериментально обнаружено, что да я всех исследованных ЩГК длина полос скольжения по плоскостям {110}45 в ~1>2 раза больше, чем по плоскостям {110)90 независимо от ориентации индентора, концентрации примесей и предварительной термической обработки образцов.

ОЦЕНКА ВЕЛИЧИНЫ УПРУГОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ЩГК ПРИ МИКРОИНДЕНТИРОВАНИИ © Л.Г. Кармен, АН. Глушков, В.А. Федоров

Деформация материала под индентором включает в себя пластическую компоненту, обусловленную необратимым нормальным и тангенциальным перемещением материала, и упругую, под которой принято считать

упругое восстановление отпечатка. Последняя проявляется в отличии формы и размеров отпечатка под ин-деитором и после его поднятия. Однако при анализе механизмов пластичности, меняющихся по мере вне-

дрения индентора в материал, не учитывается вклад упругой деформации (упругого прогиба поверхности) в общем перемещении индентора.

В связи с изложенным, была поставлена задача: разработать метод, позволяющий фиксировать и оценивать количественно величину упругого прогиба поверхности иидентируемого участка кристалла при различных нагрузках на индентор.

В опытах использовали монокристаллы 1лР (КГ5 вес. %, Са+\ Мё+2, Ва+2), ЫаС1 (10"2 + Ю'5 вес. %, Ре+2), КС1 (10-2 + 10'5 вес. %, 1^*2). Размеры образцов 4x8x20 мм. Эксперименты проводили при температуре 293 К па мик-ротвердомере Г1МГ-3 со стандартным индентором. Нагрузку 1и индентор изменяли в пределах 0,1 < Р <, 0,5 N. Изменение рельефа поверхности кристаллов контролировали с помощью микроинтер<|>ерометра МНИ-4.

Поставленная задача решалась путем индентирова-ния поверхности (001) кристалла в непосредственной близости от берегов искусственно введенных в кристалл трещин скола.

При этом поверхность (001) кристалла вблизи берега трещины, подвергнутая воздействию индентора, испытает упругопластический прогиб. Противоположный берег трещины не будет испытывать прогиба, в результате чего на нем останется след от ребра индентора - метка (диагональ отпечатка сі ориентирована перпендикулярно плоскости трещины).

Во всех опытах берега трещины (010) до индентирова-ния были расположены в одном горизонтальном уровне.

После индентирования между отпечатком и меткой от индентора на противоположном берегу трещины наблюдали участок поверхности кристалла, не попавший в отпечаток.

Результаты опытов можно объяснить перемещением инденгируемого участка поверхности кристалла с формирующимся отпечатком в направлении действия нагрузки. Показано, что это перемещение связано с упругой деформацией материала образца под индентором. Выполнен расчет, позволяющий оценить величину упругой деформации.

ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС В МОНОКРИСТАЛЛАХ С«, ДЕТЕКТИРУЕМЫЙ ПО ИЗМЕНЕНИЮ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ © Д.В. Лопатин

Введение. Хорошо известно, что эволюция электронно-дырочных пар, генерируемых светом во многих ароматических органических полупроводниках, чувствительна к постоянному магнитному полю (МП) с индукцией В < 1 Тл [1-3]. Изменение спинового состояния этих пар под действием МП приводит к изменению макросвойств материалов: темповой и фотопроводимости [1], люминесценции и флуоресценции [2, 3]. Многие электронные свойства (ширина запрещенной зоны, полиароматичность, замкнутые л-электронные оболочки и т. д.) у нового перспективного материала См близки к свойствам полиаценов, исследованных в (1-3). В работе [4] представлено доказательство существования температурной -зависимости прыжковой проводимости, также сообщалось о влиянии постоянного МП с В < 1 Тл на фотопроводимость С ¿о [5]. Упомянутые факты позволяют предположить, что спиновое состояние электронно-дырочных пар в фуллеритах также может играть важную роль в формировании их фотоэлектрических свойств. Основная цель работы заключается в проверке возможности управления спиновыми состояниями носителей -заряда и фотопроводимостью С«о с помощью маг нитного поля.

Методика. В экспериментах были использованы очищенные (99,95 %) монокристаллы С,** выращенные методом газового транспорта. Линейные размеры кристаллов были около 3-5 мм. Возбуждение фаготока осуществлялось импульсами белового света. Фототок измерялся с помощью электрометрического усилителя, связанного с компьютером. Индукция квазистационар-ного МП, создаваемого электромагнитом, линейно зависела от времени и заметала диапазон 0-0,6 Тл. Генератор микроволнового поля позволял создавать в пучности стоящей волны переменное МП с индукцией ~1 мкТл и частотой -9,5 ГГ ц

Экспериментальные результ аты н обсуждение. В

первой серии экспериментов было установлено, что присутствие МП приводит к возрастанию фототока на Д// - 10-15 %. Главная особенность зависимости Д//В), отличающая исследуемый эффект от гальваномагнитных явлений, это насыщение Ддостигаемое при В' > 0,1 Тл (рис. 1а). Ориентация вектора индукции постоянного малинного поля по отношению к току и тип материала, из которого были сделаны контакты (серебро, медь, угольная паста), не влияли на Д// и на пороговое значение В‘. Темповой ток был не чувствителен к МП.

Во второй серии экспериментов микроволновое МП было приложено в перпендикулярной ориентации по отношению к вектору индукции постоянного МГ1. Во время линейного нарастания В параметры микроволнового МП были постоянными. Обнаружено, что вблизи Вт ~ 0,32 Тл появлялись два воспроизводимых максимума Д//(рис. 1Ь). Положения и величины максимумов не зависели от скорости заметания постоянного МП в диапазоне 0,01-1 Тл/с. Аппроксимация этой части спектра двумя гауссовыми кривыми показала, что пики имеют полуширину 0,006 Тл и находятся друг от друга на расстоянии 0,014 Тл.

В специальной серии экспериментов было установлено, что выключение микроволнового МП в момент, когда достигается максимальное значение Д//, приводит к резкому уменьшению фототока к исходному значению Д//. Следовательно, возрастание Д/у в скрещенных постоянном и микроволновом МП не может объясняться локальным разогревом кристаллов.

Полученные результаты показывают, что магнитные моменты частиц, чувствительных к МП ц = 1п/Вт приблизительно равны магнетону Бора (В„ - резонане-