Парамагнитный резонанс в монокристаллах С60, детектируемый по изменению электрооптических свойств Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

дрения индеитора 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 индентируемого участка кристалла при различных нагрузках на индентор.

В опытах использовали монокристаллы ЫБ (1СГ3 вес. %, Са+2, М&\ Ва+2), ЫаС1 (10‘2+ 10~5 вес. %, Ре*2), КС1 (1(Г2 + 10“5 вес. %, Mg+2). Размеры образцов 4x8x20 мм. Эксперименты проводили при телтературе 293 К на микротвердомере ПМТ-3 со стандартным индентором. Нагрузку на индентор изменяли в пределах 0,1 <, Р <, 0,5 N. Изменение рельефа поверхности кристаллов контролировали с помощью микроинтсрферометра МИИ-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 (і ориентирована перпендикулярно плоскости трещины).

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

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

Результаты опытов можно объяснить перемещением индентируемого 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 Си, ДЕТЕКТИРУЕМЫЙ ПО ИЗМЕНЕНИЮ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

© Д.В. Лопагнн

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 иод действием МП приводит к изменению макросвойств материалов: темповой и фотопроводимости [11, люминесценции и флуоресценции [2, 3]. Многие электронные свойства (ширила запрещенной зоны, полиароматичность, замкнутые л-электронные оболочки и т. д.) у нового перспективного материала С60 близки к свойствам нолиаценов, 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№ [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 состоящими носителей заряда и фотопроводимостью Сю с помощью магнитного поля.

Методика. В экспериментах были использованы очищенные (99,95 %) монокристаллы С6о, выращенные методом газового транспорта. Линейные размеры кристаллов были около 3-5 мм. Возбуждение фототока 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 МГ1 с индукцией ~1 мкТл и частотой ~9,5 ГГц

Экспериментальные результаты и обсуждение. В

первой серии экспериментов было установлено, что присутствие МП приводит к возрастанию фототока на ДУ/ ~ 10-15 %. Главная особенность зависимости Д/(В), отличающая исследуемый эффект от гальваномагнитных явленні і, это насыщение Д/^ достигаемое при В' > 0,1 Тл (рис. 1а). Ориентация вектора индукции постоянного малштного поля но отношению к току и тип материала, из которого были сделаны контакты (серебро, медь, угольная наста), не влияли на Д//И на пороговое значение В". Темновой ток был не чувствителен к МП.

Во второй серии экспериментов микроволновое МГІ было приложено в перпендикулярной ориентации по отношению к вектору индукции постоя] того МП. Во время линейного нарастания В параметры микроволнового МП были постоянными. Обнаружено, что вблизи Вт ~ 0,32 Тл появлялись два воспроизводимых максимума А// (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// в скрещенных постоянном и микроволновом МП не может объясняться локальным разогревом кристаллов.

Полученные результаты показывают, что магнитные моменты частиц, чувствительных к М1І ц = Іі\/ІВт приблизительно равны магнетону Бора (Вт - резонанс-

в, т

в. т

Рііс. 1. а) Зависимость добавки фототока ДІГ. вызванной постоянным МП от его индукции. Ь) Зависимость добавки фототека ДИ", вызванной постоянным МП от его индукции: 1 - в присутствии микроволнового МП (V = 9,5 ГГц): 2 - в отсутствие микроволнового МП. Пунктирными линиями показаны гауссовы кривые

ное значение В, значения g-фактора 2,195 и 2,097). Эго дает основание считать, что парамагнитный резонанс возникает в электронно-дырочных парах, спиновое состояние которых влияет на диссоциацию или рекомбинацию носителей заряда, что, в свою очередь, приводит к чувствительности электрооптических свойств монокристаллов См к слабому МП.

ЛИТЕРАТУРА

1. Frankevich E.L, Tribel MM., Sokolik LA., Pristupa AJ. // Phys. stat. sol. (a). 1978. V. 87. P. 373.

2. Hay ash i H., Sakaguchi Y., Abe H. II Physica. 1990. V. 164. P. 217.

3. Franke\ich E.L, Pristupa A.I., Lesin VJ. // Chemical physics letters. 1977. V. 47. № 2. P. 304

4. Cheville R^A., Halos NJ. II Phys Rev. 1992 V. В 45 № 8. P. 4548

5. Осипьян ЮЛ., Головин Ю.И., Лопатин Д.В., Моргунов Р.Б., Николаев Р.Н., Шмурак С.1 И ФТТ. 1999. V. 41 № 11 Р. 1926.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена в рамках проекта «Фуллерены и атомные кластеры» (грант № 2008) и Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант № 00-02-16094).

КИНЕТИКА РАЗВИТИЯ МАКРОТРЕЩИН В ЩЕЛОЧНОГАЛОИДНЫХ КРИСТАЛЛАХ © Ю.И. Тн. мім, Т.Н. Плужннкона, А.В. Чнванов, В.А. Федоров

Проблема торможения трещин и управления их движением сложна прежде всего с физической и с технической точек зрения. Речь идет о микросекундном временном интервале и огромных скоростях распространения трещин. Распространение таких трещин связано с разрушением конструкций. Для предотвращения разрушения нужно знать скоростные характеристики трещин и особенности разрушения конструкций.

Цель работы: определение кинетических характеристик развития и охлопывания магистральных трещин, распространяющихся в кристалле.

Исследования проводились на монокристаллах №С1 и ир. Использовалась установка, в основе которой лежит сверхскоростной фоторегистратор СФР-1. Скол осуществлялся электрогидроударом с энергией =50 мДж по плоскости (100). Использовали симметричный и асимметричный сколы. В последнем случае разрушение происходит с образованием бокового откола, сопровождающегося залечиванием магистральных трещин.

Скорость магастральной трещины при асимметричном сколе без образования бокового откола достигает для кристаллов 1лГ 492 ± 54 м/с, дня КС1 705 ± 18 м/с, а с зарождением бокового откола 307 ± 66 м/с и 618 ± 40 м/с, соответственно. Скорость распространения трещины бокового откола сопоставима со скоростью схлопыва-ния этой трещины и достигает 60 ± 4 м/с. Скорость видимого закрытия магистральной трещины дня кристаллов 1Л1- 314 ± 47 м/с и КС1 278 ± 69 м/с. Определенные скорости развития Тре1ЦИН позволяют оценить

общее время их раскрытия, что влияет на состояние поверхностей. Установлено, что воздух проникает только в приповерхностные зоны полости трещины. Глубина проникновения воздуха внутрь трещины намного меньше размера самого кристалла. Определено время раскрытия трещины при ее обратимом движении в кристалле, составляющее 10-15 мкс. За это время поверхности трещины не успевают загрязниться атмосферным воздухом и, оставаясь ювенильными, легко схватываются, восстанавливая сплошность кристалла. Сохранение ювенильности поверхностей определяет качество залечивания.

Установлено, что при симметричном движении магистральной трещины скорость роста достигает для кристаллов 582 ± 117 м/с, для КС1 850 ± 333,3 м/с. Скорость залечивания магистральной трещины для кристаллов ЬтР 398 ± 9 м/с, для КС1 732 ± 134 м/с.

Таким образом, скорость развития симметричных трещин выше скорости роста асимметричных. При асимметричном развитии трещины происходит боковой откол, и энергия перераспределяется между магистральной трещиной и трещиной бокового откола. На скоростные характеристики влияет и геометрия движения трещины. При движении трещины происходит изгиб ее берегов и разворот берегов относительно друг друга па малый угол. Колебание беретов трещины сближает атомные плоскости до межатомного расстояния, что и приводит к самопроизвольному восстановлению сплошности.