Ползучесть монокристаллов β-олова в субкельвиновой области температур
В температурном интервале 0,45–4,2 К изучена ползучесть монокристаллов β-олова, ориентированных для скольжения в системе (100) <010>. Как выше, так и ниже 1 К зарегистрирована нестационарная ползучесть, затухающая со временем по логарифмическому закону. Детально изучена температурная зав...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Datum: | 2004 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2004
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/119478 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Ползучесть монокристаллов β-олова в субкельвиновой области температур / В.Д. Нацик, В.П. Солдатов, Л.Г. Иванченко, Г.И. Кириченко // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 3. — С. 340-350. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-119478 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Нацик, В.Д. Солдатов, В.П. Иванченко, Л.Г. Кириченко, Г.И. 2017-06-07T04:47:47Z 2017-06-07T04:47:47Z 2004 Ползучесть монокристаллов β-олова в субкельвиновой области температур / В.Д. Нацик, В.П. Солдатов, Л.Г. Иванченко, Г.И. Кириченко // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 3. — С. 340-350. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 62.20.Hg, 61.70.Le, 67.90.+z https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/119478 В температурном интервале 0,45–4,2 К изучена ползучесть монокристаллов β-олова, ориентированных для скольжения в системе (100) <010>. Как выше, так и ниже 1 К зарегистрирована нестационарная ползучесть, затухающая со временем по логарифмическому закону. Детально изучена температурная зависимость коэффициента логарифмической ползучести и установлено существование на ней двух качественно различных областей: в интервале 4,2–1,2 К коэффициент линейно уменьшается при понижении температуры; ниже 1 К ползучесть приобретает атермический характер и коэффициент остается постоянным. Показано, что наблюдаемые в эксперименте закономерности соответствуют представлениям, согласно которым кинетика ползучести чистого β-олова определяется движением дислокаций в потенциальном рельефе Пайерлса по механизму зарождения на дислокационных линиях парных кинков. Этот процесс сопряжен с преодолением эффективного потенциального барьера малой величины порядка 0,001 эВ: в области температур Т < 1 К зарождение парных кинков происходит благодаря эффекту квантового туннелирования и ползучесть имеет чисто квантовый характер; при более высоких температурах главную роль играют тепловые флуктуации и кинетика деформации соответствует классическим представлениям о термически активированной ползучести. Получены эмпирические оценки для плотности подвижных дислокаций и коэффициента деформационного упрочнения. У температурному інтервалі 0,45–4,2 К вивчено повзучість монокристаллів β-олова, орієнтованих для ковзання у системі (100) <010>. Як вище, так и нижче 1 К зареєстрована нестац іонарна повзучість, котра затухає з часом відповідно до логарифмічного закону. Детально вивчено температурну залежність коефіцієнта логарифмічної повзучости і встановлено існування на ній двох якісно відмінних областей: в інтервалі 4,2–1,2 К коефіцієнт лінійно зменшу ється при зменшенні температури; нижче 1 К повзучість має атермічний характер і коефіцієнт залишається постійним. Показано, що спостережені в експерименті закономірності відповідають уявленням, згідно яким кінетика повзучості чистого β-олова визначається рухом дислокацій у потенціальному рельєфі Пайєрлса завдяки дії механізму зародження на дислокац ійних лініях парних кінків. Цей процес супроваджується подоланням ефективного потенц іального бар’єра малої величини порядка 0,001 еВ: в області температур Т < 1 К зародження парних кінків відбувається завдяки ефекту квантового тунелювання і повзучість має чисто квантовий характер; при більш високих температурах головну роль відіграють теплові флуктуац ії і кінетика деформації відповідає класичним уявленням про термічно активовану повзуч ість. Одержано емпіричні оцінки для густини рухомих дислокацій і коефіцієнта деформац ійного зміцнення. The β-Sn single crystals oriented to creep favourably in the (100) <010> system are studied in a 0.45–4.2 K range. A transient creep is recorded above and below 1 K, the creep being damped with time by the logarithmic law. The temperature dependence of the logarithmic creep coefficient is studied comprehensively. It is found that there are two qualitatively different regions in the curve: in a 4.2–1.2 K range the coefficient decreases linearly with temperature; and below 1 K the creep becomes athermic and the coefficient remains unchanged. The experimental behaviors are shown to fit in with the concepts according to which the creep kinetics of pure β-Sn is determined by the dislocation motion within the potential Peierls relief by the mechanism of nucleating paired kinks in the dislocation lines. The process entails overcoming the effective potential barrier of order of 0.001 eV: at T < 1 K the paired kink nucleation occurs due to the quantum tunneling and the creep is of pure quantum behavior; for higher temperatures the thermal fluctuations are dominant and the creep kinetics corresponds to the classical views of thermally activated creep. Empirical estimates of mobile dislocation density and work-hardening coefficient are obtained. Работа выполнена в рамках целевой программы ОФА НАН Украины, тема 1.4.10.1.8. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Низкотемпературная физика пластичности и прочности Ползучесть монокристаллов β-олова в субкельвиновой области температур Creep of β-Sn single crystals in a sub-Kelvin temperature range Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Ползучесть монокристаллов β-олова в субкельвиновой области температур |
| spellingShingle |
Ползучесть монокристаллов β-олова в субкельвиновой области температур Нацик, В.Д. Солдатов, В.П. Иванченко, Л.Г. Кириченко, Г.И. Низкотемпературная физика пластичности и прочности |
| title_short |
Ползучесть монокристаллов β-олова в субкельвиновой области температур |
| title_full |
Ползучесть монокристаллов β-олова в субкельвиновой области температур |
| title_fullStr |
Ползучесть монокристаллов β-олова в субкельвиновой области температур |
| title_full_unstemmed |
Ползучесть монокристаллов β-олова в субкельвиновой области температур |
| title_sort |
ползучесть монокристаллов β-олова в субкельвиновой области температур |
| author |
Нацик, В.Д. Солдатов, В.П. Иванченко, Л.Г. Кириченко, Г.И. |
| author_facet |
Нацик, В.Д. Солдатов, В.П. Иванченко, Л.Г. Кириченко, Г.И. |
| topic |
Низкотемпературная физика пластичности и прочности |
| topic_facet |
Низкотемпературная физика пластичности и прочности |
| publishDate |
2004 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика низких температур |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Creep of β-Sn single crystals in a sub-Kelvin temperature range |
| description |
В температурном интервале 0,45–4,2 К изучена ползучесть монокристаллов β-олова, ориентированных
для скольжения в системе (100) <010>. Как выше, так и ниже 1 К зарегистрирована
нестационарная ползучесть, затухающая со временем по логарифмическому закону. Детально
изучена температурная зависимость коэффициента логарифмической ползучести и
установлено существование на ней двух качественно различных областей: в интервале
4,2–1,2 К коэффициент линейно уменьшается при понижении температуры; ниже 1 К ползучесть
приобретает атермический характер и коэффициент остается постоянным. Показано, что
наблюдаемые в эксперименте закономерности соответствуют представлениям, согласно которым
кинетика ползучести чистого β-олова определяется движением дислокаций в потенциальном
рельефе Пайерлса по механизму зарождения на дислокационных линиях парных кинков.
Этот процесс сопряжен с преодолением эффективного потенциального барьера малой величины
порядка 0,001 эВ: в области температур Т < 1 К зарождение парных кинков происходит
благодаря эффекту квантового туннелирования и ползучесть имеет чисто квантовый характер;
при более высоких температурах главную роль играют тепловые флуктуации и кинетика
деформации соответствует классическим представлениям о термически активированной ползучести.
Получены эмпирические оценки для плотности подвижных дислокаций и коэффициента
деформационного упрочнения.
У температурному інтервалі 0,45–4,2 К вивчено повзучість монокристаллів β-олова,
орієнтованих для ковзання у системі (100) <010>. Як вище, так и нижче 1 К зареєстрована нестац
іонарна повзучість, котра затухає з часом відповідно до логарифмічного закону. Детально
вивчено температурну залежність коефіцієнта логарифмічної повзучости і встановлено існування
на ній двох якісно відмінних областей: в інтервалі 4,2–1,2 К коефіцієнт лінійно зменшу
ється при зменшенні температури; нижче 1 К повзучість має атермічний характер і
коефіцієнт залишається постійним. Показано, що спостережені в експерименті закономірності
відповідають уявленням, згідно яким кінетика повзучості чистого β-олова визначається рухом
дислокацій у потенціальному рельєфі Пайєрлса завдяки дії механізму зародження на дислокац
ійних лініях парних кінків. Цей процес супроваджується подоланням ефективного потенц
іального бар’єра малої величини порядка 0,001 еВ: в області температур Т < 1 К зародження
парних кінків відбувається завдяки ефекту квантового тунелювання і повзучість має чисто
квантовий характер; при більш високих температурах головну роль відіграють теплові флуктуац
ії і кінетика деформації відповідає класичним уявленням про термічно активовану повзуч
ість. Одержано емпіричні оцінки для густини рухомих дислокацій і коефіцієнта деформац
ійного зміцнення.
The β-Sn single crystals oriented to creep favourably
in the (100) <010> system are studied
in a 0.45–4.2 K range. A transient creep is recorded
above and below 1 K, the creep being
damped with time by the logarithmic law. The
temperature dependence of the logarithmic creep
coefficient is studied comprehensively. It is
found that there are two qualitatively different
regions in the curve: in a 4.2–1.2 K range the
coefficient decreases linearly with temperature;
and below 1 K the creep becomes athermic and
the coefficient remains unchanged. The experimental
behaviors are shown to fit in with the
concepts according to which the creep kinetics of
pure β-Sn is determined by the dislocation motion
within the potential Peierls relief by the
mechanism of nucleating paired kinks in the dislocation
lines. The process entails overcoming
the effective potential barrier of order of 0.001
eV: at T < 1 K the paired kink nucleation occurs
due to the quantum tunneling and the creep is of
pure quantum behavior; for higher temperatures
the thermal fluctuations are dominant and the
creep kinetics corresponds to the classical views
of thermally activated creep. Empirical estimates
of mobile dislocation density and work-hardening
coefficient are obtained.
|
| issn |
0132-6414 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/119478 |
| citation_txt |
Ползучесть монокристаллов β-олова в субкельвиновой области температур / В.Д. Нацик, В.П. Солдатов, Л.Г. Иванченко, Г.И. Кириченко // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 3. — С. 340-350. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT nacikvd polzučestʹmonokristallovβolovavsubkelʹvinovoioblastitemperatur AT soldatovvp polzučestʹmonokristallovβolovavsubkelʹvinovoioblastitemperatur AT ivančenkolg polzučestʹmonokristallovβolovavsubkelʹvinovoioblastitemperatur AT kiričenkogi polzučestʹmonokristallovβolovavsubkelʹvinovoioblastitemperatur AT nacikvd creepofβsnsinglecrystalsinasubkelvintemperaturerange AT soldatovvp creepofβsnsinglecrystalsinasubkelvintemperaturerange AT ivančenkolg creepofβsnsinglecrystalsinasubkelvintemperaturerange AT kiričenkogi creepofβsnsinglecrystalsinasubkelvintemperaturerange |
| first_indexed |
2025-11-24T18:41:40Z |
| last_indexed |
2025-11-24T18:41:40Z |
| _version_ |
1850492541753884672 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 3, ñ. 340–350
Ïîëçó÷åñòü ìîíîêðèñòàëëîâ �-îëîâà â
ñóáêåëüâèíîâîé îáëàñòè òåìïåðàòóð
Â.Ä. Íàöèê, Â.Ï. Ñîëäàòîâ, Ë.Ã. Èâàí÷åíêî, Ã.È. Êèðè÷åíêî
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
E-mail: natsik@ilt.kharkov.ua
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 18 àâãóñòà 2003 ã.
 òåìïåðàòóðíîì èíòåðâàëå 0,45–4,2 Ê èçó÷åíà ïîëçó÷åñòü ìîíîêðèñòàëëîâ �-îëîâà, îðè-
åíòèðîâàííûõ äëÿ ñêîëüæåíèÿ â ñèñòåìå (100) <010>. Êàê âûøå, òàê è íèæå 1 Ê çàðåãèñòðè-
ðîâàíà íåñòàöèîíàðíàÿ ïîëçó÷åñòü, çàòóõàþùàÿ ñî âðåìåíåì ïî ëîãàðèôìè÷åñêîìó çàêîíó. Äå-
òàëüíî èçó÷åíà òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà ëîãàðèôìè÷åñêîé ïîëçó÷åñòè è
óñòàíîâëåíî ñóùåñòâîâàíèå íà íåé äâóõ êà÷åñòâåííî ðàçëè÷íûõ îáëàñòåé: â èíòåðâàëå
4,2–1,2 Ê êîýôôèöèåíò ëèíåéíî óìåíüøàåòñÿ ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû; íèæå 1 Ê ïîëçó-
÷åñòü ïðèîáðåòàåò àòåðìè÷åñêèé õàðàêòåð è êîýôôèöèåíò îñòàåòñÿ ïîñòîÿííûì. Ïîêàçàíî, ÷òî
íàáëþäàåìûå â ýêñïåðèìåíòå çàêîíîìåðíîñòè ñîîòâåòñòâóþò ïðåäñòàâëåíèÿì, ñîãëàñíî êîòî-
ðûì êèíåòèêà ïîëçó÷åñòè ÷èñòîãî �-îëîâà îïðåäåëÿåòñÿ äâèæåíèåì äèñëîêàöèé â ïîòåíöèàëü-
íîì ðåëüåôå Ïàéåðëñà ïî ìåõàíèçìó çàðîæäåíèÿ íà äèñëîêàöèîííûõ ëèíèÿõ ïàðíûõ êèíêîâ.
Ýòîò ïðîöåññ ñîïðÿæåí ñ ïðåîäîëåíèåì ýôôåêòèâíîãî ïîòåíöèàëüíîãî áàðüåðà ìàëîé âå-
ëè÷èíû ïîðÿäêà 0,001 ýÂ: â îáëàñòè òåìïåðàòóð Ò < 1 Ê çàðîæäåíèå ïàðíûõ êèíêîâ ïðîèñõî-
äèò áëàãîäàðÿ ýôôåêòó êâàíòîâîãî òóííåëèðîâàíèÿ è ïîëçó÷åñòü èìååò ÷èñòî êâàíòîâûé õàðàê-
òåð; ïðè áîëåå âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ ãëàâíóþ ðîëü èãðàþò òåïëîâûå ôëóêòóàöèè è êèíåòèêà
äåôîðìàöèè ñîîòâåòñòâóåò êëàññè÷åñêèì ïðåäñòàâëåíèÿì î òåðìè÷åñêè àêòèâèðîâàííîé ïîëçó-
÷åñòè. Ïîëó÷åíû ýìïèðè÷åñêèå îöåíêè äëÿ ïëîòíîñòè ïîäâèæíûõ äèñëîêàöèé è êîýôôèöèåíòà
äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ.
Ó òåìïåðàòóðíîìó ³íòåðâàë³ 0,45–4,2 Ê âèâ÷åíî ïîâçó÷³ñòü ìîíîêðèñòàëë³â �-îëîâà,
îð³ºíòîâàíèõ äëÿ êîâçàííÿ ó ñèñòåì³ (100) <010>. ßê âèùå, òàê è íèæ÷å 1 Ê çàðåºñòðîâàíà íå-
ñòàö³îíàðíà ïîâçó÷³ñòü, êîòðà çàòóõຠç ÷àñîì â³äïîâ³äíî äî ëîãàðèôì³÷íîãî çàêîíó. Äåòàëüíî
âèâ÷åíî òåìïåðàòóðíó çàëåæí³ñòü êîåô³ö³ºíòà ëîãàðèôì³÷íî¿ ïîâçó÷îñòè ³ âñòàíîâëåíî ³ñíó-
âàííÿ íà í³é äâîõ ÿê³ñíî â³äì³ííèõ îáëàñòåé: â ³íòåðâàë³ 4,2–1,2 Ê êîåô³ö³ºíò ë³í³éíî çìåí-
øóºòüñÿ ïðè çìåíøåíí³ òåìïåðàòóðè; íèæ÷å 1 Ê ïîâçó÷³ñòü ìຠàòåðì³÷íèé õàðàêòåð ³
êîåô³ö³ºíò çàëèøàºòüñÿ ïîñò³éíèì. Ïîêàçàíî, ùî ñïîñòåðåæåí³ â åêñïåðèìåíò³ çàêîíîì³ðíîñò³
â³äïîâ³äàþòü óÿâëåííÿì, çã³äíî ÿêèì ê³íåòèêà ïîâçó÷îñò³ ÷èñòîãî �-îëîâà âèçíà÷àºòüñÿ ðóõîì
äèñëîêàö³é ó ïîòåíö³àëüíîìó ðåëüºô³ Ïàéºðëñà çàâäÿêè 䳿 ìåõàí³çìó çàðîäæåííÿ íà äèñëî-
êàö³éíèõ ë³í³ÿõ ïàðíèõ ê³íê³â. Öåé ïðîöåñ ñóïðîâàäæóºòüñÿ ïîäîëàííÿì åôåêòèâíîãî ïî-
òåíö³àëüíîãî áàð’ºðà ìàëî¿ âåëè÷èíè ïîðÿäêà 0,001 åÂ: â îáëàñò³ òåìïåðàòóð Ò < 1 Ê çàðîäæåí-
íÿ ïàðíèõ ê³íê³â â³äáóâàºòüñÿ çàâäÿêè åôåêòó êâàíòîâîãî òóíåëþâàííÿ ³ ïîâçó÷³ñòü ìຠ÷èñòî
êâàíòîâèé õàðàêòåð; ïðè á³ëüø âèñîêèõ òåìïåðàòóðàõ ãîëîâíó ðîëü â³ä³ãðàþòü òåïëîâ³ ôëóê-
òóàö³¿ ³ ê³íåòèêà äåôîðìàö³¿ â³äïîâ³äຠêëàñè÷íèì óÿâëåííÿì ïðî òåðì³÷íî àêòèâîâàíó ïî-
âçó÷³ñòü. Îäåðæàíî åìï³ðè÷í³ îö³íêè äëÿ ãóñòèíè ðóõîìèõ äèñëîêàö³é ³ êîåô³ö³ºíòà äåôîð-
ìàö³éíîãî çì³öíåííÿ.
PACS: 62.20.Hg, 61.70.Le, 67.90.+z
Ââåäåíèå
 ôèçèêå ïëàñòè÷íîñòè è ïðî÷íîñòè êðèñòàëëè-
÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ óæå íà ïðîòÿæåíèè ìíîãèõ ëåò
îñîáûé èíòåðåñ âûçûâàåò òàê íàçûâàåìàÿ íèçêîòåì-
ïåðàòóðíàÿ àíîìàëèÿ — ñóùåñòâåííîå îñëàáëåíèå
èëè ïîëíîå èñ÷åçíîâåíèå âëèÿíèÿ òåìïåðàòóðû íà
© Â.Ä. Íàöèê, Â.Ï. Ñîëäàòîâ, Ë.Ã. Èâàí÷åíêî, Ã.È. Êèðè÷åíêî, 2004
ïëàñòè÷åñêîå òå÷åíèå êðèñòàëëîâ íèæå íåêîòîðîé
ïîðîãîâîé òåìïåðàòóðû [1]. Âïåðâûå ÿðêîå ïðîÿâ-
ëåíèå òàêîé àíîìàëèè çàðåãèñòðèðîâàíî ïðè èçó÷å-
íèè íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïîëçó÷åñòè ìåòàëëè÷åñêèõ
êðèñòàëëîâ â îáëàñòè òåìïåðàòóð æèäêîãî ãåëèÿ
[2–5]. Äî îáíàðóæåíèÿ ýòîé àíîìàëèè îáùåïðèíÿ-
òûìè ñ÷èòàëèñü ïðåäñòàâëåíèÿ, ñîãëàñíî êîòîðûì
íèçêîòåìïåðàòóðíàÿ ïîëçó÷åñòü êðèñòàëëîâ îáó-
ñëîâëåíà òåðìè÷åñêè àêòèâèðîâàííûì äâèæåíèåì
äèñëîêàöèé. Â ñîâðåìåííûõ òåîðèÿõ íèçêîòåìïåðà-
òóðíîé ïëàñòè÷íîñòè âîçìîæíîñòü ñóùåñòâîâàíèÿ
ïîëçó÷åñòè â óñëîâèÿõ ãëóáîêîãî îõëàæäåíèÿ, êî-
ãäà èíòåíñèâíîñòü òåïëîâîãî äâèæåíèÿ àòîìîâ âåñü-
ìà ìàëà, ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê ðåçóëüòàò ïðîÿâëåíèÿ
êâàíòîâûõ ñâîéñòâ íîñèòåëåé ïëàñòè÷åñêîé äåôîð-
ìàöèè — äèñëîêàöèé è âëèÿíèÿ ýòèõ ñâîéñòâ íà èõ
ïîäâèæíîñòü [6–8].
 çàâèñèìîñòè îò òèïà ïðåîäîëåâàåìûõ äèñëîêà-
öèÿìè áàðüåðîâ ïðîÿâëåíèå êâàíòîâûõ ýôôåêòîâ â
êèíåòèêå ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ìîæåò íàáëþ-
äàòüñÿ â äîñòàòî÷íî øèðîêîì äèàïàçîíå íèçêèõ òåì-
ïåðàòóð � �(10 2– 10 1� )TD (TD — òåìïåðàòóðà Äå-
áàÿ) [8,9]. Îäíàêî ïðè èçó÷åíèè êâàíòîâûõ
ìåõàíèçìîâ ïëàñòè÷íîñòè íàèáîëüøèé èíòåðåñ
ïðåäñòàâëÿþò ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå, ïîëó÷åí-
íûå â îáëàñòè ýêñòðåìàëüíî íèçêèõ òåìïåðàòóð
(íèæå 1 Ê), êîãäà âëèÿíèå òåðìè÷åñêîé àêòèâàöèè
íà ïîäâèæíîñòü äèñëîêàöèé ïðåäåëüíî îñëàáëåíî, à
èõ êâàíòîâûå ñâîéñòâà ïðîÿâëÿþòñÿ â ÷èñòîì âèäå.
 òî æå âðåìÿ òàêèå äàííûå äî ñèõ ïîð ÿâëÿþòñÿ
óíèêàëüíûìè: ñóùåñòâîâàíèå ïîëçó÷åñòè ïðè òåì-
ïåðàòóðàõ íèæå 1 Ê óñòàíîâëåíî ïîêà òîëüêî â äâóõ
ðàáîòàõ, âûïîëíåííûõ íà ìîíîêðèñòàëëàõ �-CuZn
[10] è Zn [11]. Â ñâÿçè ñ ýòèì âîçíèêàåò íåîáõîäè-
ìîñòü ñóùåñòâåííîãî ðàñøèðåíèÿ êðóãà êðèñòàëëîâ
äëÿ èçó÷åíèÿ ïëàñòè÷íîñòè ïðè ñâåðõíèçêèõ òåìïå-
ðàòóðàõ, ïîëó÷åíèÿ íîâûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàí-
íûõ î ïðîÿâëåíèÿõ àòåðìè÷åñêèõ ýôôåêòîâ â ýòîé
îáëàñòè è óñòàíîâëåíèÿ èõ ñâÿçè ñ êâàíòîâûìè ìå-
õàíèçìàìè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè.
Öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû — èçó÷åíèå êèíåòèêè
ïîëçó÷åñòè ìîíîêðèñòàëëîâ ÷èñòîãî �-îëîâà â èí-
òåðâàëå òåìïåðàòóð 0,5–4,2 Ê. Îëîâî îòíîñèòñÿ ê
ãðóïïå òåòðàãîíàëüíûõ îáúåìíî-öåíòðèðîâàííûõ
êðèñòàëëîâ, îáëàäàþùèõ áîëüøèì íàáîðîì ðàçíî-
îáðàçíûõ ñèñòåì ñêîëüæåíèÿ è äâîéíèêîâàíèÿ. Ðà-
íåå íàìè áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî íèçêîòåìïåðàòóð-
íàÿ ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ìîíîêðèñòàëëîâ
�-îëîâà âûñîêîé ÷èñòîòû, îðèåíòèðîâàííûõ äëÿ
ïðåèìóùåñòâåííîãî ñêîëüæåíèÿ ïî ñèñòåìå
( )100 010� �, êîíòðîëèðóåòñÿ äâèæåíèåì äèñëîêà-
öèé â ðåëüåôå Ïàéåðëñà [12].  îòëè÷èe îò äðóãèõ
êðèñòàëëîâ ïàéåðëñîâñêîãî òèïà (ÎÖÊ-ìåòàëëû,
èîííûå è ùåëî÷íî-ãàëëîèäíûå êðèñòàëëû, ïîëó-
ïðîâîäíèêè) ìîíîêðèñòàëëû ÷èñòîãî �-îëîâà âûäå-
ëÿþòñÿ ñâîåé óíèêàëüíîé ñïîñîáíîñòüþ ñîõðàíÿòü
âûñîêóþ ïëàñòè÷íîñòü âïëîòü äî ñàìûõ íèçêèõ òåì-
ïåðàòóð, áëàãîäàðÿ ÷åìó îíè ÿâëÿþòñÿ èäåàëüíûìè
îáúåêòàìè äëÿ èçó÷åíèÿ äâèæåíèÿ äèñëîêàöèé â
ðåëüåôå Ïàéåðëñà â øèðîêîì äèàïàçîíå íèçêèõ
òåìïåðàòóð, âêëþ÷àÿ ñóáêåëüâèíîâóþ îáëàñòü.
Ñîãëàñíî äàííûì ðàáîò [13,14], ïðåäåë òåêó÷å-
ñòè ìîíîêðèñòàëëîâ ÷èñòîãî �-îëîâà, èçìåðåííûé
ïðè ðàñòÿæåíèè èõ ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ (àêòèâ-
íàÿ äåôîðìàöèÿ), íà÷èíàÿ ñ òåìïåðàòóð ïîðÿäêà
1 Ê ïåðåñòàåò çàâèñåòü îò òåìïåðàòóðû, ò.å. ïðîÿâ-
ëÿåò ïðèçíàêè, õàðàêòåðíûå äëÿ êâàíòîâîé ïëàñòè÷-
íîñòè. Â ðàáîòå [14] òàêîå ïîâåäåíèå áûëî îáúÿñíå-
íî ïåðåõîäîì îò òåðìîàêòèâèðîâàííîãî ñêîëüæåíèÿ
äèñëîêàöèé â ðåëüåôå Ïàéåðëñà ê òóííåëèðîâàíèþ
èõ ÷åðåç ïîòåíöèàëüíûå áàðüåðû ýòîãî ðåëüåôà. Ñî-
ïîñòàâëåíèå ðåçóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ â óñëîâèÿõ
àêòèâíîãî íàãðóæåíèÿ è ïîëçó÷åñòè, à òàêæå âûÿñ-
íåíèå êîððåëÿöèè ìåæäó ýòèìè ðåçóëüòàòàìè ÿâëÿ-
åòñÿ âòîðîé öåëüþ äàííîé ðàáîòû.
È, íàêîíåö, îòìåòèì åùå îäíî âàæíîå îáñòîÿ-
òåëüñòâî. Äèñëîêàöèîííàÿ ïîëçó÷åñòü êðèñòàëëîâ
�-îëîâà ñ î÷åíü ìàëûìè ñêîðîñòÿìè äåôîðìàöèè
(10 6� – 10 5 1� �c ) ïðè òåìïåðàòóðàõ ïîðÿäêà è íèæå
1 Ê ñâîäèòñÿ ê ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ýëåìåíòàðíûõ
êîððåëèðîâàííûõ ïåðåñòðîåê àòîìíîé ñòðóêòóðû —
òóííåëüíîìó çàðîæäåíèþ íà äèñëîêàöèîííûõ ëèíè-
ÿõ ïàðíûõ êèíêîâ. Ýòè ïðîöåññû ñîïðîâîæäàþòñÿ
ïðåîäîëåíèåì ýôôåêòèâíûõ ïîòåíöèàëüíûõ áàðüå-
ðîâ î÷åíü ìàëîé âåëè÷èíû ïîðÿäêà 10 3� ý [15] è
ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé îäèí èç êîíêðåòíûõ ïðèìåðîâ
ïðîÿâëåíèÿ òàê íàçûâàåìûõ ýôôåêòîâ ìàêðîñêî-
ïè÷åñêîãî êâàíòîâîãî òóííåëèðîâàíèÿ (îá ýòîì
ïîäðîáíåå ñì. â [14]). Ýôôåêòû òàêîãî òèïà îáñóæ-
äàþòñÿ è èçó÷àþòñÿ â ôèçèêå ñëàáîé ñâåðõïðîâîäè-
ìîñòè, â ôèçèêå íèçêîòåìïåðàòóðíûõ ðåøåòî÷íûõ è
ìàãíèòíûõ ôàçîâûõ ïðåâðàùåíèé è ò.ä. Ïîýòîìó
èññëåäîâàíèå àòåðìè÷åñêîé (êâàíòîâîé) ïîëçó÷åñòè
�-îëîâà â ñóáêåëüâèíîâîé îáëàñòè òåìïåðàòóð îò-
êðûâàåò íîâûå âîçìîæíîñòè â èçó÷åíèè îäíîé èç
àêòóàëüíûõ ïðîáëåì ñîâðåìåííîé êâàíòîâîé ôèçè-
êè òâåðäîãî òåëà.
Ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòà
Ìîíîêðèñòàëëû äëÿ èññëåäîâàíèÿ âûðàùèâàëè
èç ñûðüÿ ÷èñòîòîé 99,9995% ïàðòèÿìè ïî 10 øòóê îò
îäíîé çàòðàâêè ìîäèôèöèðîâàííûì ìåòîäîì Áðèä-
æìåíà [16]. Îíè èìåëè ôîðìó äâîéíûõ ëîïàòîê (ïîä
çàõâàòû äåôîðìàöèîííîé ìàøèíû) ñ ðàáî÷åé ÷àñòüþ
ïðÿìîóãîëüíîãî ñå÷åíèÿ ðàçìåðàìè 25�5�1,5 ìì.
Ïðîäîëüíàÿ îñü îáðàçöîâ ñîâïàäàëà ñ íàïðàâëåíèåì
� �110 , ÷òî îáåñïå÷èâàëî ìàêñèìàëüíî áëàãî-
Ïîëçó÷åñòü ìîíîêðèñòàëëîâ �-îëîâà â ñóáêåëüâèíîâîé îáëàñòè òåìïåðàòóð
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 3 341
ïðèÿòíûå óñëîâèÿ äëÿ ñêîëüæåíèÿ â ñèñòåìå
( )100 010� �.
Îïûòû ïðîâîäèëè â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð
0,45–4,2 Ê íà óñòàíîâêå, îïèñàííîé â [11]. Èñïîëü-
çîâàíèå â êà÷åñòâå îõëàæäàþùåé ñðåäû æèäêîãî
4Íå ïîçâîëÿëî ïîëó÷àòü òåìïåðàòóðû 1,8–4,2 Ê, à
òåìïåðàòóðû 0,45–2 Ê ïîëó÷àëè â ðåôðèæåðàòîðå
èñïàðåíèÿ 3Íå. Òåìïåðàòóðó èçìåðÿëè ïîëóïðîâîä-
íèêîâûì (GaAs) òåðìîìåòðîì è ïàðàëëåëüíî — ïî
äàâëåíèþ íàñûùåííûõ ïàðîâ 3Íå èëè 4Íå. Îòíî-
ñèòåëüíàÿ ïîãðåøíîñòü ïðè èçìåðåíèè òåìïåðàòóðû
áûëà íå áîëüøå 10 2� .
Èññëåäóåìûå îáðàçöû ðàñïîëàãàëèñü âíóòðè
ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñîëåíîèäà è ðàñòÿãèâàëèñü â ðå-
æèìå ïîëçó÷åñòè â íîðìàëüíîì ñîñòîÿíèè, äëÿ ÷åãî
â ñîëåíîèäå ñîçäàâàëîñü ïðîäîëüíîå ìàãíèòíîå ïîëå
íàïðÿæåííîñòüþ Í Hc� = 309 Ãñ, ðàçðóøàþùåå
ñâåðõïðîâîäèìîñòü �-Sn ïðè T Tc� � 3 7, Ê.
Äåôîðìèðóþùåå íàïðÿæåíèå íà îáðàçöå óâåëè-
÷èâàëè ñòóïåí÷àòûì îáðàçîì íåáîëüøèìè ïîðöèÿìè
�� � 0,2–0,4 ÌÏà (ñì. ðèñ. 1). Óäëèíåíèå îáðàçöà,
îòâå÷àâøåå êàæäîìó ïðèðîñòó íàïðÿæåíèÿ, èçìåðÿ-
ëè èíäóêòèâíûì äàò÷èêîì, âûõîäíîé ñèãíàë êîòî-
ðîãî ÷åðåç öèôðîâîé âîëüòìåòð Ù302 ïîäàâàëñÿ íà
êîìïüþòåð è âîñïðîèçâîäèëñÿ íà ýêðàíå ìîíèòîðà.
Ïðè ýòîì òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ îòíîñèòåëüíîé äåôîð-
ìàöèè îáðàçöà ñîñòàâëÿëà 5 10 5 � ïðè áûñòðîäåéñò-
âèè èçìåðèòåëüíîé ñèñòåìû îêîëî 0,15 ñ. Äî äîñòè-
æåíèÿ ïðåäåëà òåêó÷åñòè �0 (
�� �� 0) ïðèðîñòû
äåôîðìàöèè, îòâå÷àâøèå ïðèëîæåííûì ïîðöèÿì
íàãðóçêè, ïðèâîäèëè ê óïðóãîé äåôîðìàöèè îáðàç-
öà, à ñîîòâåòñòâîâàâøèå èì êðèâûå ��( )t èìåëè õà-
ðàêòåðíûé Ã-îáðàçíûé âèä. Ïîñëå äîñòèæåíèÿ ïðå-
äåëà òåêó÷åñòè (
�� �� 0) íà êðèâûõ ïîëçó÷åñòè
��( )t ïîÿâëÿëàñü õîðîøî âûðàæåííàÿ ñòàäèÿ
ïëàñòè÷åñêîãî òå÷åíèÿ ñ çàòóõàþùåé ñêîðîñòüþ (íå-
ñòàöèîíàðíàÿ ïîëçó÷åñòü). Ñåðèè òàêèõ êðèâûõ,
ïîëó÷åííûõ ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ, îáðàáàòûâà-
ëèñü è àíàëèçèðîâàëèñü ñ òî÷êè çðåíèÿ âëèÿíèÿ
ïîëíîé äåôîðìàöèè îáðàçöà è åãî òåìïåðàòóðû íà
ïîâåäåíèå îñíîâíûõ êèíåòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ íèç-
êîòåìïåðàòóðíîé ïîëçó÷åñòè.
Îòìåòèì ðÿä òîíêèõ ìåòîäè÷åñêèõ äåòàëåé, èã-
ðàâøèõ âàæíóþ ðîëü â ïðîâåäåíèè ýêñïåðèìåíòîâ.
Âî-ïåðâûõ, êàæäîå ïðèðàùåíèå âíåøíåé íàãðóçêè
íà îáðàçöå îñóùåñòâëÿëîñü ïðè áëèçêèõ (ïðèìåð-
íî îäèíàêîâûõ) çíà÷åíèÿõ ñêîðîñòè ïîëçó÷åñòè
íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä äîãðóçêîé �� st c� 10 5 1� �
(ðèñ. 1,á). Òåì ñàìûì îáåñïå÷èâàëñÿ ïðèìåðíî îäè-
íàêîâûé ñòàðòîâûé óðîâåíü ýôôåêòèâíîãî íàïðÿ-
æåíèÿ äëÿ âñåõ ðåãèñòðèðîâàâøèõñÿ êðèâûõ ïîëçó-
÷åñòè.
Âî-âòîðûõ, îáðàçöû, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ èñïû-
òàíèÿ ïðè T � 18, Ê, ñíà÷àëà áûëè ïðîäåôîðìèðî-
âàíû ïðè òåìïåðàòóðå 1,8 Ê íà 3–4%, à çàòåì
òåìïåðàòóðó ïîíèæàëè äî æåëàåìîé è ïðîäîëæàëè
íàãðóæåíèå. Òàêîé ïðèåì îáóñëîâëåí òåì, ÷òî ïðè
T � 1,4 Ê âáëèçè ïðåäåëà òåêó÷åñòè î÷åðåäíàÿ äî-
ãðóçêà î÷åíü ÷àñòî âûçûâàåò ðåçêèé, òðóäíî êîíòðî-
ëèðóåìûé è î÷åíü áîëüøîé ïðèðîñò äåôîðìàöèè
(�� � 6–7%), à ïðè áîëåå âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ íå-
êîíòðîëèðóåìûå ñêà÷êè äåôîðìàöèè íå âîçíèêàþò.
Ýòà ñâîåîáðàçíàÿ «íåñòàáèëüíîñòü» ïîëçó÷åñòè ñâÿ-
çàíà ñ òåì, ÷òî îáðàçöû ÷èñòîãî �-Sn ïðè äåôîðìè-
ðîâàíèè ïî ñèñòåìå ñêîëüæåíèÿ ( )100 010� � â óñ-
ëîâèÿõ ïðåäåëüíî íèçêèõ òåìïåðàòóð èìåþò ñòàäèþ
ëåãêîãî ñêîëüæåíèÿ ñ î÷åíü ìàëûì êîýôôèöèåíòîì
óïðî÷íåíèÿ, à â îòäåëüíûõ ñëó÷àÿõ — äàæå çóá òå-
êó÷åñòè. Áëàãîäàðÿ ïðîöåäóðå ïðåäâàðèòåëüíîãî
äåôîðìèðîâàíèÿ óäàâàëîñü ïîëó÷èòü ïëàâíûå êðè-
âûå ïîëçó÷åñòè âïëîòü äî 0,45 Ê. Äëÿ íåêîòîðûõ
îáðàçöîâ ñêà÷êîîáðàçíîå ðàçâèòèå äåôîðìàöèè îò-
ñóòñòâîâàëî è âáëèçè ïðåäåëà òåêó÷åñòè, ÷òî ïîçâî-
ëÿëî ïîëó÷àòü èíôîðìàöèþ îá èçó÷àåìûõ ïàðà-
ìåòðàõ òàêæå è ïðè ìàëûõ ñòåïåíÿõ ïîëíîé
äåôîðìàöèè.
342 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 3
Â.Ä. Íàöèê, Â.Ï. Ñîëäàòîâ, Ë.Ã. Èâàí÷åíêî, Ã.È. Êèðè÷åíêî
t0
t0
�
�0
��
0
à
á
�
�
�
st1
. .
�
�
�st2
. .
(t )
�
��
�
Ðèñ. 1. Ñõåìà ñòóïåí÷àòîãî íàãðóæåíèÿ (à) è äåôîðìè-
ðîâàíèÿ (á) îáðàçöîâ â ðåæèìå ïîëçó÷åñòè: � — ïðèëî-
æåííîå íàïðÿæåíèå, � — îòíîñèòåëüíàÿ äåôîðìàöèÿ,
��( )t — èçìåíÿþùååñÿ ñî âðåìåíåì ïðèðàùåíèå äåôîð-
ìàöèè â ïðåäåëàõ îòäåëüíîé êðèâîé ïîëçó÷åñòè.
Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ
2.1. Çàâèñèìîñòü ïîëçó÷åñòè îò âðåìåíè
Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíû «ìàøèííûå» êðèâûå ïîëçó-
÷åñòè ��( )t ìîíîêðèñòàëëîâ �-îëîâà, ïîëó÷åííûå
ïðè íåñêîëüêèõ çíà÷åíèÿõ òåìïåðàòóðû â èçó÷åí-
íîì èíòåðâàëå 0,5–4,2 Ê è ôèêñèðîâàííîì çíà÷åíèè
ïîëíîé äåôîðìàöèè îáðàçöà � � 0 07, . Â öåëÿõ íà-
ãëÿäíîñòè ýòè êðèâûå ñäâèíóòû äðóã îòíîñèòåëüíî
äðóãà âäîëü îñè âðåìåíè. Âèäíî, ÷òî ïîñëå äîãðóçêè
�� â ìîìåíò âðåìåíè tst âñå êðèâûå íà÷èíàþòñÿ ñ
êðàòêîâðåìåííûõ ñòàäèé óñêîðåííîé ïîëçó÷åñòè, à
ïîñëå äîñòèæåíèÿ ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòè (ýòîò ìî-
ìåíò âðåìåíè îáîçíà÷åí tm) ïðîöåññ ïîëçó÷åñòè ïå-
ðåõîäèò â ðåæèì çàòóõàíèÿ. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî çà
ïðîìåæóòîê âðåìåíè tm– tst â êðèñòàëëå óñòàíàâëè-
âàåòñÿ íîâûé ðåæèì äâèæåíèÿ äèñëîêàöèé, âûçâàí-
íûé ïðèðîñòîì äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ. Â
äàííîé ðàáîòå ìû íå àêöåíòèðîâàëè âíèìàíèå íà
ôðàãìåíòàõ êðèâûõ ïîëçó÷åñòè, îòâå÷àâøèõ óñêî-
ðåííîé äåôîðìàöèè. Ïîäðîáíîå îáñóæäåíèå ýòîé
ñòàäèè ïðîâåäåíî â ðàáîòå [17].
Äàëüíåéøàÿ îáðàáîòêà è àíàëèç êðèâûõ ïîëçó÷å-
ñòè ��( )t , çàðåãèñòðèðîâàííûõ â ýêñïåðèìåíòàõ, âû-
ïîëíÿëèñü ñ ó÷åòîì ñëåäóþùèõ ñîîáðàæåíèé. Óæå
äàâíî óñòàíîâëåíî [1,18], ÷òî çàòóõàþùàÿ (íåñòà-
öèîíàðíàÿ) ïîëçó÷åñòü êðèñòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèà-
ëîâ â óñëîâèÿõ íèçêèõ òåìïåðàòóð ÷àùå âñåãî îïè-
ñûâàåòñÿ ëîãàðèôìè÷åñêèì âðåìåííûì çàêîíîì
�� � �( ) ln ( ) ,t t� � 1 (1)
ãäå � è � — ïàðàìåòðû, âåëè÷èíû êîòîðûõ çàâèñÿò
îò òåìïåðàòóðû è ñòðóêòóðíûõ õàðàêòåðèñòèê îá-
ðàçöîâ. Ëîãàðèôìè÷åñêèé õàðàêòåð íåñòàöèîíàð-
íîé ïîëçó÷åñòè �-îëîâà ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
1,6–78 Ê ðàíåå áûë ïîäòâåðæäåí â íàøåé ðàáîòå
[19]. Âìåñòå ñ òåì â áîëåå ïîçäíèõ íàøèõ èññëå-
äîâàíèÿõ [15,17] áûëî ïîêàçàíî, ÷òî âîçìîæíû ñè-
òóàöèè, êîãäà âðåìåííàÿ çàâèñèìîñòü çàòóõàþùåé
ïîëçó÷åñòè èìååò áîëåå ñëîæíûé õàðàêòåð: ëîãà-
ðèôìè÷åñêîé ñòàäèè ïîëçó÷åñòè â ðÿäå ñëó÷àåâ
ïðåäøåñòâóåò êðàòêîâðåìåííàÿ ýêñïîíåíöèàëüíàÿ
ñòàäèÿ. Òàêàÿ ñòàäèéíîñòü ñâÿçàíà ñ âîçìîæíîñòüþ
ðåàëèçàöèè äâóõ ðåæèìîâ äâèæåíèÿ äèñëîêàöèé â
ïðîöåññå ïîëçó÷åñòè: ëîãàðèôìè÷åñêîé ñòàäèè ñî-
îòâåòñòâóåò ôëóêòóàöèîííûé (òåðìè÷åñêè àêòèâè-
ðîâàííûé èëè òóííåëüíûé) ðåæèì, à ýêñïîíåíöè-
àëüíîé — äèíàìè÷åñêèé (íàäáàðüåðíûé) ðåæèì. Â
äàííîé ðàáîòå íàñ áóäåò èíòåðåñîâàòü, â ïåðâóþ
î÷åðåäü, âîçìîæíîñòü ðåàëèçàöèè â óñëîâèÿõ ñóá-
êåëüâèíîâûõ òåìïåðàòóð ôëóêòóàöèîííîãî äâè-
æåíèÿ äèñëîêàöèé è óñòàíîâëåíèå ýëåìåíòàðíûõ
ôèçè÷åñêèõ ìåõàíèçìîâ, îïðåäåëÿþùèõ òàêîå äâè-
æåíèå. Ïîýòîìó ïðè îáðàáîòêå çàðåãèñòðèðîâàííûõ
â ýêñïåðèìåíòàõ êðèâûõ ïîëçó÷åñòè îñíîâíàÿ çàäà-
÷à ñâîäèëàñü ê âûäåëåíèþ è àíàëèçó
ëîãàðèôìè÷åñêîé ñòàäèè.
Ðåøåíèå óêàçàííîé çàäà÷è ìîæíî ïîëó÷èòü, ïå-
ðåñòðîèâ «ìàøèííûå» êðèâûå ïîëçó÷åñòè ��( )t â
êîîðäèíàòàõ ln ��—��, ãäå � [ ( )]� �� d t /dt� . Ëåãêî âè-
äåòü, ÷òî ëîãàðèôìè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü (1) ýêâèâà-
ëåíòíà ñîîòíîøåíèþ
ln � ln �( ) [ ( )] .� � � � �� � ��t tf f
1 � � (2)
Çäåñü tf — ìîìåíò âðåìåíè, íà÷èíàÿ ñ êîòîðîãî íå-
ñòàöèîíàðíàÿ ïîëçó÷åñòü ïðèîáðåòàåò ëîãàðèôìè-
÷åñêèé (ôëóêòóàöèîííûé) õàðàêòåð, à �( )� ��tf � —
ñòàðòîâàÿ ñêîðîñòü ëîãàðèôìè÷åñêîé ïîëçó÷åñòè.
Íà ðèñ. 3 ïîêàçàíû êðèâûå ïîëçó÷åñòè â êîîðäèíà-
òàõ ln ��—��, ñîîòâåòñòâóþùèå «ìàøèííûì» êðè-
âûì ��( )t íà ðèñ. 2. Íà ðèñ. 3 âèäíî, ÷òî ïðè ïåðå-
õîäå îò òåìïåðàòóðû æèäêîãî 4He (ðèñ. 3,à) â
ñóáêåëüâèíîâóþ îáëàñòü òåìïåðàòóð (ðèñ. 3,â) õà-
ðàêòåð âðåìåííîé çàâèñèìîñòè çàòóõàíèÿ ïîëçó÷å-
ñòè êà÷åñòâåííî ñîõðàíÿåòñÿ: êðèâûå ïîëçó÷åñòè
ïðè t tm� ñîñòîÿò èç äâóõ ñòàäèé, ïðè ýòîì âòîðàÿ
èç ýòèõ ñòàäèé äîñòàòî÷íî õîðîøî îïèñûâàåòñÿ ñî-
îòíîøåíèåì (2).
Ðèñóíîê 3 ïîçâîëÿåò äëÿ ôèêñèðîâàííîãî çíà÷å-
íèÿ òåìïåðàòóðû îïðåäåëèòü çíà÷åíèå äåôîðìàöèè
ïîëçó÷åñòè ��( )tf , íà÷èíàÿ ñ êîòîðîãî ïîëçó÷åñòü
ïðèîáðåòàåò ôëóêòóàöèîííûé õàðàêòåð, à ïðè ñî-
ïîñòàâëåíèè ðèñ. 3 ñ ðèñ. 2 ìîæíî îïðåäåëèòü çíà-
÷åíèÿ ìîìåíòîâ âðåìåíè tf íà÷àëà ýòîé ñòàäèè. Âû-
Ïîëçó÷åñòü ìîíîêðèñòàëëîâ �-îëîâà â ñóáêåëüâèíîâîé îáëàñòè òåìïåðàòóð
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 3 343
0
1
2
3
4
5
F
t ftst tm t
MM
M
10 ñ
0,5 K
1,4 K
4,2 K
�
�
10
3
·
Ðèñ. 2. Õàðàêòåðíûé âèä ýêñïåðèìåíòàëüíûõ êðèâûõ
ïîëçó÷åñòè ìîíîêðèñòàëëîâ �-îëîâà â íîðìàëüíîì ñî-
ñòîÿíèé, îòâå÷àþùèõ îäèíàêîâîé ñòåïåíè ïîëíîé äå-
ôîðìàöèè îáðàçöîâ � � 007, . Îáîçíà÷åíèÿ: tst — ìîìåíò
ïðèëîæåíèÿ äîãðóçêè; òî÷êè M íà êðèâûõ ïîëçó÷åñòè
îòâå÷àþò ìîìåíòó âðåìåíè tm, â êîòîðûé äîñòèãàåòñÿ
ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü ïîëçó÷åñòè; F — ìîìåíò âðåìåíè
tf íà÷àëà ôëóêòóàöèîííîãî ðåæèìà.
äåëåííûå òàêèì ñïîñîáîì ëîãàðèôìè÷åñêèå ñòàäèè
«ìàøèííûõ» êðèâûõ ïîëçó÷åñòè ïðè ðàçëè÷íûõ
çíà÷åíèÿõ òåìïåðàòóðû ýêñïåðèìåíòà, íî ïðè ôèê-
ñèðîâàííîì çíà÷åíèè ïîëíîé äåôîðìàöèè îáðàçöà,
ïîêàçàíû íà ðèñ. 4,à. Îïðåäåëÿÿ ãåîìåòðè÷åñêèå
ïàðàìåòðû ïðÿìûõ, êîòîðûå àïïðîêñèìèðóþò äàí-
íóþ ñòàäèþ ïîëçó÷åñòè íà ðèñ. 3, ìîæíî ïîëó÷èòü
÷èñëåííûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ ôëóêòóàöèîííîé
ïîëçó÷åñòè � è� ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ òåìïåðà-
òóðû (òàáëèöà).
Òàáëèöà
Çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ ëîãàðèôìè÷åñêîé ïîëçó÷åñòè ìî-
íîêðèñòàëëîâ �-îëîâà ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ è
ïîëíîé äåôîðìàöèè îáðàçöîâ � = 0,07
Ò, Ê �·104 �, c–1
4,2 8,0 1,35
2,8 4,5 3,7
1,4 3,5 5,45
0,8 2,4 5,60
0,55 2,0 9,35
Äàííûå, ïðèâåäåííûå â òàáëèöå, ïîçâîëèëè ïîñòðî-
èòü ôðàãìåíòû «ìàøèííûõ» êðèâûõ ïîëçó÷åñòè
äëÿ ìîìåíòîâ âðåìåíè t tf� â ôîðìå, êîòîðàÿ ÿâ-
íûì îáðàçîì èëëþñòðèðóåò ëîãàðèôìè÷åñêèé õà-
ðàêòåð ýòîé ñòàäèè (ðèñ. 4,á).
Ïðè ðàçðàáîòêå ôèçè÷åñêîé èíòåðïðåòàöèè íå-
ñòàöèîíàðíîé ïîëçó÷åñòè íàèáîëåå èíôîðìàòèâíûì
ÿâëÿåòñÿ ïàðàìåòð �, ïîýòîìó îäíà èç âàæíûõ ïðî-
ìåæóòî÷íûõ çàäà÷ èññëåäîâàíèÿ — ïîëó÷åíèå â
ýêñïåðèìåíòàõ çàâèñèìîñòåé ýòîãî ïàðàìåòðà îò
344 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 3
Â.Ä. Íàöèê, Â.Ï. Ñîëäàòîâ, Ë.Ã. Èâàí÷åíêî, Ã.È. Êèðè÷åíêî
0 5 10 15 20 25
0
1
2
3
4
0 1 2 3 4 5 6
0
1
2
3
4
à
0,55 K
1 K
1,4 K
2,8 K
4,2 K
[�
�
(t
)
–
–
��
(t
f)
]
10
3
(t – t f ) , c
á 4,2 K
2,8 K
1,4 K
1 K
0,55 K
[�
�
(t
)
�
�
(t
f)]
10
3
ln [�( t – t f ) + 1]
·
·
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü ïðèðîñòà äåôîðìàöèè ïîëçó÷åñòè
îò âðåìåíè äëÿ ôëóêòóàöèîííîé ñòàäèè â ïðÿìûõ (à) è
ïîëóëîãàðèôìè÷åñêèõ (á) êîîðäèíàòàõ.
0 10 20 30 40 50
1
10
100
0 2 4 6 8 10 12 14 16
1
10
100
0 5 10 15 20 25
1
10
100
T = 4,2 K
�
1
0
5 ,
c
�� 10
4
â
á
à
�( t
f
)
� ( t m )
�st �� (t
m
) ��( t
f
)
T = 0,5 K
�
1
0
5
,
c
–
1
–
1
–
1
�� 10
4
T = 1,4 K
�
1
0
5
,
c
�� 10
4
·
··
·
·
·
·
·
·
··
·
Ðèñ. 3. Êðèâûå ïîëçó÷åñòè èç ðèñ. 2 â êîîðäèíàòàõ
ln �—� �� ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ.
òåìïåðàòóðû T, ñòåïåíè äåôîðìàöèè �, äåôîðìè-
ðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ � è ò.ä. Äëÿ óñòàíîâëåíèÿ ñâÿ-
çåé � ñ êàæäûì èç ýòèõ ïàðàìåòðîâ â îòäåëüíîñòè
ñîîòâåòñòâóþùèå êðèâûå ïîëçó÷åñòè äîëæíû áûòü
ïîëó÷åíû ïðè ôèêñèðîâàííûõ çíà÷åíèÿõ âñåõ îñ-
òàëüíûõ ïàðàìåòðîâ, âëèÿþùèõ íà ïîâåäåíèå �.
2.2. Çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà
ëîãàðèôìè÷åñêîé ïîëçó÷åñòè îò äåôîðìàöèè è
òåìïåðàòóðû
 äàííîé ðàáîòå íàñ, ïðåæäå âñåãî, èíòåðåñîâàëà
òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü �( )T . Äëÿ åå îïðåäåëå-
íèÿ ñíà÷àëà áûëè ïîëó÷åíû äåôîðìàöèîííûå çàâè-
ñèìîñòè ýòîãî ïàðàìåòðà � �( )Ò ïðè ôèêñèðîâàííûõ
çíà÷åíèÿõ òåìïåðàòóðû, íà îñíîâå êîòîðûõ îïðåäå-
ëÿëè òåìïåðàòóðíûé õîä êîýôôèöèåíòà � �( )T , îò-
âå÷àâøèé çàäàííîé âåëè÷èíå ïðåäâàðèòåëüíîé äå-
ôîðìàöèè �.
Õàðàêòåð çàâèñèìîñòè ïàðàìåòðà � îò äåôîðìà-
öèè è òåìïåðàòóðû ïîêàçàí íà ðèñ. 5. Îòìåòèì, ÷òî
ïðèâåäåííûå íà ðèñ. 5 çíà÷åíèÿ � �( , )Ò ïîëó÷åíû
ïðè îáðàáîòêå êðèâûõ ïîëçó÷åñòè, êîòîðûå
âûçûâàëèñü ïðèìåðíî îäèíàêîâûìè ïðèðîñòàìè äå-
ôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ �� � 0,2–0,4 ÌÏà ïðè
äîñòèæåíèè ïðèìåðíî îäèíàêîâîãî ñòàðòîâîãî çíà-
÷åíèÿ ñêîðîñòè ïîëçó÷åñòè �� st c� 10 5 1� � . Íà ðèñ. 5
âèäíî, ÷òî ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû õàðàêòåð äå-
ôîðìàöèîííîé çàâèñèìîñòè � �( )Ò ìåíÿåòñÿ. Äëÿ
êðèâûõ � �( )Ò , ïîëó÷åííûõ ïðè T � 12, Ê, õàðàêòåð-
íî äîñòàòî÷íî ðåçêîå ïîíèæåíèå � ñ äåôîðìàöèåé
ïðè íåáîëüøèõ åå ñòåïåíÿõ (äî 5%), çàòåì ýòà çàâè-
ñèìîñòü îñëàáåâàåò, à èíîãäà è ïîëíîñòüþ èñ÷åçàåò
(ðèñ. 5,à). Â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 0,5–1,2 Ê âåëè-
÷èíà êîýôôèöèåíòà � íå÷óâñòâèòåëüíà ê òåìïåðà-
òóðå, à ïðè 0 5, Ê — è ê ñòåïåíè äåôîðìàöèè
(ðèñ. 5,á).
Íàáîð êðèâûõ � �( )Ò ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü òåìïå-
ðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà � �( )T äëÿ
Ïîëçó÷åñòü ìîíîêðèñòàëëîâ �-îëîâà â ñóáêåëüâèíîâîé îáëàñòè òåìïåðàòóð
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 3 345
0 2 4 6 8 10 12 14
5
10
15
20 à
�
1
0
4
� ·10
2
4,2 K
1,8 K
1,2 K
0,8 K
0 2 4 6 8 10 12
0
1
2
3
4
0,5 K
0,6 K
0,8 K
1 K
á
�
•
1
0
4
� •10
2
·
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà � îò âåëè÷èíû ïëà-
ñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè � ïðè òåìïåðàòóðàõ îò 0,8 äî
4,2 Ê (à) è îò 0,5 äî 1 Ê (á). Ðàçíûå ñèìâîëû ïðè îä-
íîé òåìïåðàòóðå ñîîòâåòñòâóþò äàííûì äëÿ ðàçíûõ îá-
ðàçöîâ.
1 2 3 40
2
4
6
8
10
0 1 2 3 4
9
10
Tg
à
�
10
4
T, K
á
�
0
,
Ì
Ï
à
T, K
·
Ðèñ. 6. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ïàðàìåòðîâ ïëàñòè÷-
íîñòè ÷èñòîãî �-îëîâà: êîýôôèöèåíòà ëîãàðèôìè÷åñêîé
ïîëçó÷åñòè � ïðè çíà÷åíèè ïîëíîé äåôîðìàöèè � � 007,
(à) è êðèòè÷åñêîãî íàïðÿæåíèÿ ñäâèãà �0 ïðè äåôîðìè-
ðîâàíèè îáðàçöîâ ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ �� � � �7 10 5 1c
[15] (á). Tg — ãðàíè÷íàÿ òåìïåðàòóðà ìåæäó îáëàñòÿìè
êâàíòîâîé (T Tg� ) è òåðìè÷åñêè àêòèâèðîâàííîé
(T Tg� ) ïëàñòè÷íîñòè.
ôèêñèðîâàííûõ ñòåïåíåé äåôîðìàöèè. Ñîîòâåòñò-
âóþùèå çíà÷åíèÿ �, íåîáõîäèìûå äëÿ ïîñòðîåíèÿ
ýòèõ çàâèñèìîñòåé, ìîæíî îïðåäåëèòü ïî òî÷êàì ïå-
ðåñå÷åíèÿ êðèâûõ íà ðèñ. 5 ñ ïðÿìûìè � � const. Íà
ðèñ. 6,à ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü � �( )T äëÿ � � 0 07, .
Íàèáîëåå âàæíàÿ äåòàëü ýòîé çàâèñèìîñòè — ïîðî-
ãîâàÿ òåìïåðàòóðà Tg , ðàçäåëÿþùàÿ îáëàñòè ñ ÿðêî
âûðàæåííîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ êîýôôèöèåíòà � ê
òåìïåðàòóðå è àòåðìè÷åñêèì ïîâåäåíèåì.  ïåðâîé
îáëàñòè êîýôôèöèåíò � ëèíåéíî óìåíüøàåòñÿ ïðè
ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû, óñòðåìëÿÿñü ê íóëþ ïðè
ýêñòðàïîëÿöèè çàâèñèìîñòè �( )Ò ê 0 Ê, âî âòîðîé —
îñòàåòñÿ êîíñòàíòîé ïðè âñåõ òåìïåðàòóðàõ. Äëÿ
âûáðàííîãî íàìè çíà÷åíèÿ îòíîñèòåëüíîé äåôîðìà-
öèè � � 0 07, ïîðîãîâàÿ òåìïåðàòóðà íàõîäèòñÿ â îá-
ëàñòè 1,2–1,5 Ê, à ïîëíàÿ àòåðìè÷íîñòü íàñòóïàåò
âáëèçè 1 Ê. Àíàëîãè÷íûé õàðàêòåð èìååò çàâèñè-
ìîñòü êîýôôèöèåíòà � îò òåìïåðàòóðû è äëÿ äðóãèõ
ñå÷åíèé êðèâûõ � �( )Ò — êàê ñïðàâà, òàê è ñëåâà îò
çíà÷åíèÿ � � 0 07, . Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ñ ðîñòîì äåôîð-
ìàöèè îñòàåòñÿ íåèçìåííûì òèï áàðüåðîâ, êîíòðî-
ëèðóþùèõ äâèæåíèå äèñëîêàöèé â äåéñòâóþùåé
ñèñòåìå ñêîëüæåíèÿ�-îëîâà, à ñëåäîâàòåëüíî, íå ìå-
íÿåòñÿ è òèï äèñëîêàöèîííûõ ïðîöåññîâ, îïðåäå-
ëÿþùèõ õàðàêòåð òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè êîýô-
ôèöèåíòà �.
3. Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ
Ïðåæäå âñåãî îòìåòèì íàèáîëåå âàæíûé êà÷åñò-
âåííûé ðåçóëüòàò íàøåãî èññëåäîâàíèÿ — ýêñïåðè-
ìåíòàëüíîå íàáëþäåíèå íåñòàöèîíàðíîé ïîëçó÷åñòè
�-Sn â ñóáêåëüâèíîâîé îáëàñòè òåìïåðàòóð è ðåãèñò-
ðàöèÿ ôðàãìåíòîâ êðèâûõ ïîëçó÷åñòè, èìåþùèõ
ôëóêòóàöèîííóþ ïðèðîäó. Ýòîò ðåçóëüòàò âìåñòå ñ
ðåçóëüòàòàìè ðàáîò [10,11] çàñòàâëÿåò êðèòè÷åñêè
îòíåñòèñü ê êëàññè÷åñêèì ïðåäñòàâëåíèÿì î ïîëçó-
÷åñòè ïðè ýêñòðåìàëüíî íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ êàê
òåðìè÷åñêè àêòèâèðîâàííîì ïðîöåññå, ñîãëàñíî êî-
òîðûì ïðè T � 0 Ê çàòóõàþùàÿ ïîëçó÷åñòü äîëæíà
èñ÷åçàòü [18].
Êàê óæå îòìå÷àëîñü âî Ââåäåíèè, ÷èñòûå ìîíî-
êðèñòàëëû �-îëîâà, îðèåíòèðîâàííûå äëÿ ïðåèìó-
ùåñòâåííîãî ñêîëüæåíèÿ ïî ñèñòåìå ( )100 010� �,
îòíîñÿòñÿ ê ìåòàëëàì ñ âûñîêèì ïîòåíöèàëüíûì
ðåëüåôîì Ïàéåðëñà. Ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ òà-
êèõ êðèñòàëëîâ ïðîèñõîäèò áëàãîäàðÿ ïðîöåññàì
çàðîæäåíèÿ, äèíàìè÷åñêîãî ðàñøèðåíèÿ è àííèãè-
ëÿöèè ïàðíûõ êèíêîâ íà äèñëîêàöèÿõ. Êèíêîâûé
ìåõàíèçì îáåñïå÷èâàåò ïåðåìåùåíèå äèñëîêàöèé èç
îäíîé ëîæáèíû ïàéåðëñîâñêîãî ðåëüåôà â äðóãóþ
ïîä äåéñòâèåì ýôôåêòèâíîãî íàïðÿæåíèÿ ��. Ïðè
ñðàâíèòåëüíî ìàëûõ çíà÷åíèÿõ ýôôåêòèâíîãî íà-
ïðÿæåíèÿ �� � � � �� � �i Ð( ) (� — ïðèëîæåííîå ê
êðèñòàëëó âíåøíåå íàïðÿæåíèå, � i — âíóòðåííåå
íàïðÿæåíèÿ, �Ð — íàïðÿæåíèå Ïàéåðëñà) è íèçêèõ
òåìïåðàòóðàõ çàðîæäåíèå êèíêîâ îáåñïå÷èâàåòñÿ
òåïëîâûìè èëè êâàíòîâûìè ôëóêòóàöèÿìè. Â ýòîì
ñëó÷àå ðåàëèçóåòñÿ ôëóêòóàöèîííûé ðåæèì äâèæå-
íèÿ äèñëîêàöèé, à çàòóõàíèå ïîëçó÷åñòè îáóñëîâëå-
íî äåôîðìàöèîííûì óïðî÷íåíèåì, ò.å. ðîñòîì âíóò-
ðåííèõ íàïðÿæåíèé. Ïðè �� �� P äâèæåíèå
äèñëîêàöèé ñòàíîâèòñÿ íàäáàðüåðíûì, ïëàñòè÷å-
ñêàÿ äåôîðìàöèÿ ïðèîáðåòàåò äèíàìè÷åñêèé õàðàê-
òåð, à çàòóõàíèå ïîëçó÷åñòè ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòà-
òå óìåíüøåíèÿ ïëîòíîñòè áûñòðûõ äèñëîêàöèé.
Òåîðèÿ ñòàäèéíîé íåñòàöèîíàðíîé ïîëçó÷åñòè, ñâÿ-
çàííîé ñ íàçâàííûìè âûøå ðåæèìàìè äâèæåíèÿ
äèñëîêàöèé, ïîñòðîåíà â ðàáîòå [15]. Â äàííîé ðà-
áîòå íàñ áóäåò èíòåðåñîâàòü âîçìîæíîñòü ïðîòåêà-
íèÿ, çàêîíîìåðíîñòè è ìåõàíèçìû ôëóêòóàöèîííîé
ïîëçó÷åñòè ïðè òåìïåðàòóðàõ ïîðÿäêà è íèæå 1 Ê.
Ñîãëàñíî [15], ñêîðîñòü íåñòàöèîíàðíîé ïîëçó-
÷åñòè �( )� t , îïðåäåëÿåìàÿ äâèæåíèåì ìàêðîñêîïè÷å-
ñêîãî ïîòîêà äèñëîêàöèé ïëîòíîñòüþ � â ðåëüåôå
Ïàéåðëñà, îïèñûâàåòñÿ âûðàæåíèåì
�( ) � exp
( )
* ( , , )
� �
��
� �
t
E
kT T B
�
�
�
�
�
�
�0 2
, (3)
E H
a b v
c
/
P
k
/
( *) , ,
� ( ) .
� � �
��
�
� � �
� �� � �
�
�
��
�
�
�
5 4
0
2
0
1 2
1
Çäåñü a è b — ñîîòâåòñòâåííî ïåðèîä ðåëüåôà Ïàé-
åðëñà è âåëè÷èíà âåêòîðà Áþðãåðñà äèñëîêàöèé;
�0 — õàðàêòåðíàÿ ÷àñòîòà êîëåáàíèé äèñëîêàöèè â
äîëèíå ðåëüåôà Ïàéåðëñà; vk — ñêîðîñòü äâèæå-
íèÿ äèñëîêàöèîííîãî êèíêà âäîëü ëèíèè äèñëîêà-
öèè; Hñ — õàðàêòåðíàÿ ýíåðãèÿ êðèòè÷åñêîãî ïàð-
íîãî ïåðåãèáà; T* — ýôôåêòèâíàÿ òåìïåðàòóðà,
õàðàêòåðèçóþùàÿ èíòåíñèâíîñòü êâàíòîâîãî äâèæå-
íèÿ äèñëîêàöèîííîé ñòðóíû â ðåëüåôå Ïàéåðëñà
ïðè T P�� ! ( êâàíòîâûé ïðåäåë) è èíòåíñèâíîñòü
åå òåïëîâîãî äâèæåíèÿ ïðè T P�� ! (êëàññè÷åñêèé
ïðåäåë). Äëÿ ýôôåêòèâíîé òåìïåðàòóðû T* ñïðà-
âåäëèâû ñëåäóþùèå àñèìïòîòè÷åñêèå âûðàæåíèÿ:
T T B s TP B P
* /( , , ) ( ) , ;� �� �� 0
1 4! ! !� �� (4)
T T B T
s
Q T
s
Q
TS B
P
*( , , ) ln , .�
� ��
� �
� 1 1
0
1
0
�
�
�
��
�
�
� "
! !
!
(5)
Ïðè çàïèñè ôîðìóë (4), (5) èñïîëüçîâàíû îáîç-
íà÷åíèÿ: !P è !B — ñîîòâåòñòâåííî õàðàêòåðèñ-
òè÷åñêèå òåìïåðàòóðû, ñâÿçàííûå ñ íóëåâûìè êî-
ëåáàíèÿìè äèñëîêàöèè â äîëèíå Ïàéåðëñà è
äåìïôèðîâàíèåì òàêèõ êîëåáàíèé ýëåêòðîííîé âÿç-
346 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 3
Â.Ä. Íàöèê, Â.Ï. Ñîëäàòîâ, Ë.Ã. Èâàí÷åíêî, Ã.È. Êèðè÷åíêî
êîñòüþ B; Q H /kc P0 � ! — ïàðàìåòð êâàçèêëàññè÷-
íîñòè äëÿ ïðîöåññà òóííåëüíîãî çàðîæäåíèÿ ïàðíî-
ãî êèíêà; !S — õàðàêòåðèñòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà
ñâîáîäíîé äèñëîêàöèîííîé ñòðóíû; s0 è s1 — ÷èñ-
ëåííûå ïàðàìåòðû. Ýìïèðè÷åñêèå çíà÷åíèÿ ïà-
ðàìåòðîâ ðåëüåôà Ïàéåðëñà è äèñëîêàöèé â
ðàññìàòðèâàåìîé ñèñòåìå ñêîëüæåíèÿ �-îëîâà, ôè-
ãóðèðóþùèõ â âûðàæåíèÿõ (3)–(5), ïîëó÷åíû â
ðàáîòå [14] íà îñíîâå èññëåäîâàíèÿ àêòèâíîé äå-
ôîðìàöèè:
�P � 12 107, Ïà, Hc � �2 10 20Äæ, �0
11 15 10� �c ,
Bn � �2 10 5Ïà·ñ, Q0
25 10� , !P � 3 3, Ê,
!B � 0 4, Ê, !S � 100 Ê, a � �3 2 10 10, ì,
b � �5 8 10 10, ì, s0 0 9� , , s1 5 4� , .
Îòìåòèì, ÷òî ! !B P�� , ïîýòîìó ïîïðàâêà ê ýô-
ôåêòèâíîé òåìïåðàòóðå â ôîðìóëàõ (4), (5), îáó-
ñëîâëåííàÿ ýëåêòðîííûì òîðìîæåíèåì äèñëîêàöèé,
äîñòàòî÷íî ìàëà è åþ ìîæíî ïðåíåáðå÷ü ïðè îïèñà-
íèè ïîëçó÷åñòè òîëüêî â íîðìàëüíîì èëè òîëüêî â
ñâåðõïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèè ìåòàëëà. Âìåñòå ñ òåì
ýòà ïîïðàâêà â çíà÷èòåëüíîé ìåðå îïðåäåëÿåò ýô-
ôåêò âëèÿíèÿ ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà íà ïëà-
ñòè÷íîñòü ìåòàëëà è åå ó÷åò íåîáõîäèì äëÿ îïèñà-
íèÿ òàêîãî âëèÿíèÿ [14,15].
Èç ôîðìóë (3)–(5) ìîæíî ïîëó÷èòü ñëåäóþùèå
ñîîòíîøåíèÿ, ñâÿçûâàþùèå ýôôåêòèâíîå íàïðÿæå-
íèå �� è ñêîðîñòü ïîëçó÷åñòè �� â êâàíòîâîì è êëàññè-
÷åñêîì ïðåäåëàõ:
�
�
�� � ��
2 0
0
0s
Q
T Pln
�
�
, ;! (6)
�
�
��
5 4
0
02/
P
P
T
Q
T� ��
!
!ln
�
�
, . (7)
 òåîðèè íåñòàöèîíàðíîé íèçêîòåìïåðàòóðíîé
ïîëçó÷åñòè îáû÷íî ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî â ïðåäåëàõ
îòäåëüíîé êðèâîé ïîëçó÷åñòè âûïîëíÿåòñÿ çàêîí
ëèíåéíîãî óïðî÷íåíèÿ: � �� # �i t t( ) ( )� , ãäå # # �� ( )
— êîýôôèöèåíò óïðî÷íåíèÿ, îòâå÷àþùèé ïîëíîé
äåôîðìàöèè � ïåðåä íà÷àëîì îòäåëüíîé êðèâîé ïîë-
çó÷åñòè. Ïðè òàêîì ïðåäïîëîæåíèè èñïîëüçîâàíèå
óðàâíåíèÿ (3) äëÿ îïèñàíèÿ êèíåòèêè ïîëçó÷åñòè
ïðèâîäèò ê ëîãàðèôìè÷åñêîìó âðåìåííîìó çàêîíó
(1), â êîòîðîì êîýôôèöèåíò � îïèñûâàåòñÿ âûðàæå-
íèÿìè [15]:
â êëàññè÷åñêîì ïðåäåëå T P�� !
�
�
#
� ��
�
�
��
�
�
�8
5 0
1 4P
P
fQ
T
!
/ ; (8)
â êâàíòîâîì ïðåäåëå T P�� !
�
�
#
�
2 0
0
s
Q
P . (9)
 ôîðìóëå (8) ñèìâîë � �f îáîçíà÷àåò çíà÷åíèå âå-
ëè÷èíû � � â ìîìåíò âðåìåíè tf íà÷àëà ôëóêòóàöè-
îííîé ñòàäèè êðèâîé ïîëçó÷åñòè.
Òàêèì îáðàçîì, â òåîðèè [15] ïðåäñêàçûâàåòñÿ
ñóùåñòâîâàíèå äâóõ òåìïåðàòóðíûõ îáëàñòåé ñ õà-
ðàêòåðíûì äëÿ êàæäîé ïîâåäåíèåì êîýôôèöèåíòà
�. Ïåðâàÿ èç íèõ, «âûñîêîòåìïåðàòóðíàÿ» êëàññè-
÷åñêàÿ îáëàñòü, õàðàêòåðèçóåòñÿ äîìèíèðóþùåé ðî-
ëüþ òåïëîâûõ ôëóêòóàöèé â ïðåîäîëåíèè äèñ-
ëîêàöèÿìè áàðüåðîâ ïàéåðëñîâñêîãî ðåëüåôà è
ïðèáëèçèòåëüíî ëèíåéíîé çàâèñèìîñòüþ êîýôôèöè-
åíòà � îò òåìïåðàòóðû. Âòîðàÿ îáëàñòü ñîîòâåòñòâó-
åò êâàíòîâîìó ïðåäåëó, ãäå ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìà-
öèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïóòåì òóííåëüíîãî äâèæåíèÿ
äèñëîêàöèé ÷åðåç áàðüåðû Ïàéåðëñà, à êîýôôèöè-
åíò � íå÷óâñòâèòåëåí ê òåìïåðàòóðå. Ñðàâíèâàÿ ïî-
ëó÷åííûé íà îñíîâå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ
ãðàôèê � �( )T (ðèñ. 6) ñ ôîðìóëàìè (8), (9), ïðèõî-
äèì ê çàêëþ÷åíèþ îá óäîâëåòâîðèòåëüíîì êà÷åñò-
âåííîì ñîãëàñèè òåîðèè è ýêñïåðèìåíòà.
Ñïåöèàëüíîãî îáñóæäåíèÿ çàñëóæèâàåò ïåðåõîä-
íàÿ îáëàñòü íà òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè êîýô-
ôèöèåíòà �( )T è ãðàíè÷íàÿ òåìïåðàòóðà Tg , ðàç-
äåëÿþùàÿ îáëàñòè òåðìè÷åñêè àêòèâèðîâàííîé è
êâàíòîâîé ïîëçó÷åñòè. Ñîãëàñíî ïîëó÷åííîé â [14]
îöåíêå, ýòà òåìïåðàòóðà èìååò âåëè÷èíó ïîðÿäêà
Tg P
/
f
� ! �
�
1 4. (10)
Ñëåäîâàòåëüíî, ëîêàëèçàöèÿ ïåðåõîäíîé îáëàñòè
íà òåìïåðàòóðíîé îñè îïðåäåëÿåòñÿ íå òîëüêî õà-
ðàêòåðèñòè÷åñêîé òåìïåðàòóðîé !P , êîòîðàÿ ÿâ-
ëÿåòñÿ ôóíäàìåíòàëüíûì êâàíòîâûì ïàðàìåòðîì
êðèñòàëëà [14], íî è ñèëîâûì ïàðàìåòðîì � �f , âå-
ëè÷èíà êîòîðîãî çàâèñèò îò çíà÷åíèÿ �� ( )tf ýôôåê-
òèâíîãî íàïðÿæåíèÿ â ìîìåíò íà÷àëà ëîãàðèô-
ìè÷åñêîé ñòàäèè êðèâîé ïîëçó÷åñòè. Òàê êàê ��
îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì ìåæäó ïðèëîæåííûì ê
êðèñòàëëó äåôîðìèðóþùèì íàïðÿæåíèåì � è õà-
ðàêòåðíîé âåëè÷èíîé âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé
� �i ( ), òî ãðàíè÷íàÿ òåìïåðàòóðà Tg , ñòðîãî ãîâîðÿ,
çàâèñèò â îïðåäåëåííîé ìåðå îò ñëó÷àéíûõ ôàêòî-
ðîâ, èçìåíÿþùèõñÿ â ïðîöåññå ýêñïåðèìåíòà. Âìå-
ñòå ñ òåì òàêàÿ çàâèñèìîñòü ÿâëÿåòñÿ äîâîëüíî ñëà-
áîé â ñèëó ìàëîé âåëè÷èíû ïîêàçàòåëÿ ñòåïåíè â
ôîðìóëå (10). Îöåíèâ íà îñíîâàíèè ýêñïåðèìåí-
òàëüíûõ äàííûõ î çàâèñèìîñòè � �( )T (ðèñ. 6,à) âå-
ëè÷èíó Tg � 1 3, Ê, ìîæíî ñ ïîìîùüþ ôîðìóëû
(10) ïîëó÷èòü îöåíêó ïàðàìåòðà � �f äëÿ äàííîãî
êîíêðåòíîãî ýêñïåðèìåíòà:
� �f g PT /� �( ) ,! 4 0 025 .
Ïîëçó÷åñòü ìîíîêðèñòàëëîâ �-îëîâà â ñóáêåëüâèíîâîé îáëàñòè òåìïåðàòóð
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 3 347
Ñîãëàñíî ôîðìóëå (6), â ìîìåíò tf íà÷àëà ëîãà-
ðèôìè÷åñêîé ñòàäèè êâàíòîâîé ïîëçó÷åñòè âûïîë-
íÿåòñÿ ñîîòíîøåíèå
� �( ) exp� �
� �
0
0
02
�
�
�
�
�
�
�
t
Q
sf
f
. (11)
Ýìïèðè÷åñêàÿ îöåíêà � �f � 0 025, è îöåíêà
�( )� tf � � �4 10 4 1ñ èç ðèñ. 3 ïîçâîëÿþò ïîëó÷èòü
ýìïèðè÷åñêóþ îöåíêó ïàðàìåòðà ��0 äëÿ äàííîãî
êîíêðåòíîãî ýêñïåðèìåíòà: � ,�0
10 5� �ñ . Ýòî çíà÷å-
íèå ïîëó÷åíî íà îñíîâå àíàëèçà ïîëçó÷åñòè îáðàç-
öîâ, ïðåäâàðèòåëüíî äåôîðìèðîâàííûõ äî � � 0 07, .
Îíî íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ ìåíüøå çíà÷åíèÿ
��0
4 110� c � , íàéäåííîãî ðàíåå ïðè àíàëèçå ïðåäå-
ëà òåêó÷åñòè â óñëîâèÿõ àêòèâíîãî ðàñòÿæåíèÿ ñî
ñêîðîñòüþ �� � � �7 10 5 1c äðóãîé ñåðèè îáðàçöîâ
[14]. Èñõîäÿ èç âûðàæåíèÿ äëÿ ��0 (ñì. ôîðìóëó
(3)) ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî òàêîå ðàçëè÷èå ñâÿçàíî ñ
ðàçëè÷èåì íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ ïëîòíîñòè ïîä-
âèæíûõ äèñëîêàöèé �, îïðåäåëÿþùèõ ïëàñòè÷åñêîå
òå÷åíèå êðèñòàëëîâ â òîì è äðóãîì ñëó÷àå. Èñïîëü-
çóÿ ðåçóëüòàòû ðàáîò [14,15], ïîëó÷èì îöåíêè äëÿ
�0
11 15 10� �c è vk � 3 102 ì/ñ*. Íàéäåííîìó
âûøå çíà÷åíèþ � ,�0
10 5� c � ñîîòâåòñòâóåò ïëîò-
íîñòü ïîäâèæíûõ äèñëîêàöèé, îïðåäåëÿþùèõ êâàí-
òîâóþ ïîëçó÷åñòü â äàííîì ýêñïåðèìåíòå, ïîðÿäêà
� � 5 106 2 �ì .
Åùå îäíà âàæíàÿ êèíåòè÷åñêàÿ õàðàêòåðèñòèêà
ïðîöåññà ôëóêòóàöèîííîé ïîëçó÷åñòè — êîýôôè-
öèåíò äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ # �( ). Ýìïèðè-
÷åñêóþ îöåíêó ýòîãî ïàðàìåòðà ïðè òåìïåðàòóðàõ
ïîðÿäêà 1 Ê ìîæíî ïîëó÷èòü, èñïîëüçóÿ ôîðìóëó
(9) è ñðåäíåå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà � � 2 4 10 4, �
â îáëàñòè êâàíòîâîé ïîëçó÷åñòè ïðè çíà÷åíèè � �
= 0,07 (ñì. ðèñ. 5 è 6,à): # �( , ; , )� �0 07 1 3T Ê �
� 18 108, Ïà. Ýòî çíà÷åíèå áëèçêî ê îöåíêå
# �( , ; , ) ,� � 0 07 16 16 108T Ê Ïà� â ðàáîòå [15] èç
ìàêðîñêîïè÷åñêîé äèàãðàììû äåôîðìèðîâàíèÿ
�-îëîâà ïðè Ò = 1,6 Ê â íîðìàëüíîì ñîñòîÿíèè, íî
ïðèìåðíî â äâà ðàçà ìåíüøå âåëè÷èíû, îïðåäåëåí-
íîé ïðè àíàëèçå êðèâûõ ïîëçó÷åñòè â ñâåðõïðîâî-
äÿùåì ñîñòîÿíèè.
Îòìåòèì, ÷òî âûâîä î ðàçëè÷èè ñêîðîñòåé äåôîð-
ìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ ìåòàëëîâ-ñâåðõïðîâîäíè-
êîâ ïðè èõ äåôîðìèðîâàíèè â íîðìàëüíîì è ñâåðõ-
ïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèÿõ ðàíåå áûë ñäåëàí ïðè
àíàëèçå ïðîöåññîâ àêòèâíîé äåôîðìàöèè [20,21].
Îäíîçíà÷íàÿ ôèçè÷åñêàÿ èíòåðïðåòàöèÿ ýòîãî ýô-
ôåêòà îòñóòñòâóåò, è íàì ïðåäñòàâëÿåòñÿ, ÷òî èçó÷å-
íèå íåñòàöèîíàðíîé ïîëçó÷åñòè òàêèõ ìåòàëëîâ â
íîðìàëüíîì è ñâåðõïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèÿõ ìîæåò
äàòü äîïîëíèòåëüíóþ ïîëåçíóþ èíôîðìàöèþ, íåîá-
õîäèìóþ äëÿ âûÿñíåíèÿ åãî ôèçè÷åñêîé ïðèðîäû.
Èçó÷åíèþ ýòîãî ýôôåêòà íà îáðàçöàõ �-îëîâà áóäåò
ïîñâÿùåíà îòäåëüíàÿ ðàáîòà.
Âûøå áûëî ïîêàçàíî, ÷òî èçìåðåíèÿ êîýô-
ôèöèåíòà � â îáëàñòè êâàíòîâîé ïîëçó÷åñòè è
èñïîëüçîâàíèå ôîðìóëû (9) äàåò âîçìîæíîñòü
íåïîñðåäñòâåííî ïîëó÷àòü âåëè÷èíó êîýôôèöèåíòà
äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ, åñëè äëÿ èçó÷àåìîãî
êðèñòàëëà èçâåñòíû çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ Ïàéåðëñà
�P è ïàðàìåòðà êâàçèêëàññè÷íîñòèQ0. Îäíàêî â îá-
ëàñòè òåðìè÷åñêè àêòèâèðîâàííîé ïîëçó÷åñòè òàêàÿ
âîçìîæíîñòü îòñóòñòâóåò. Â ýòîé îáëàñòè â ýêñïåðè-
ìåíòàõ ìîæíî íàéòè çíà÷åíèÿ � ïðè ðàçëè÷íûõ
òåìïåðàòóðàõ (ðèñ. 6,à). Ïîñëå ýòîãî, èçìåðÿÿ íà-
êëîí ïðÿìîé íà ãðàôèêå çàâèñèìîñòè � �( )T ïðè
T Tg� è âîñïîëüçîâàâøèñü ôîðìóëîé (9), ìîæíî
ïîëó÷èòü ýìïèðè÷åñêóþ îöåíêó ïðîèçâåäåíèÿ
#� �f
/1 4. Ñëåäîâàòåëüíî, äëÿ îïðåäåëåíèÿ âåëè÷èíû
ñèëîâîãî ïàðàìåòðà � �f íåîáõîäèìî âûïîëíèòü íå-
çàâèñèìûå èçìåðåíèÿ êîýôôèöèåíòà óïðî÷íåíèÿ #.
Èç ìàêðîñêîïè÷åñêîé äèàãðàììû äåôîðìèðîâàíèÿ,
çàðåãèñòðèðîâàííîé â ïðîöåññå àêòèâíîé äåôîðìà-
öèè ÷èñòûõ ìîíîêðèñòàëëîâ �-îëîâà ïðè Ò � 4,2 Ê
[14], íàõîäèì çíà÷åíèå # �( , ; , )� �0 07 4 2T Ê �
� 12 108, Ïà. Áëèçêîå ïî âåëè÷èíå çíà÷åíèå ïîëó-
÷åíî â ðàáîòå [15] ìåòîäîì ïîëçó÷åñòè ïðè òåìïåðà-
òóðå 3,2 Ê. Èñïîëüçóÿ ïðèâåäåííîå çíà÷åíèå # è
äàííûå íà ðèñ. 6,à, ïîëó÷àåì îöåíêó � �f � 0 078, ,
ñîîòâåòñòâóþùóþ óñëîâèÿì òåðìè÷åñêè àêòèâèðî-
âàííîé ïîëçó÷åñòè ïðè � � 0 07, è Ò � 4,2 Ê.
Ñîãëàñíî ôîðìóëå (6), â ìîìåíò íà÷àëà òåðìè÷å-
ñêè àêòèâèðîâàííîé ïîëçó÷åñòè âûïîëíÿåòñÿ ñîîò-
íîøåíèå
� �( ) exp� �
� �
0
0
5 4
2
�
�
�
�
�
�
�
�
t
Q
Tf
P f
/!
. (12)
Ïîëó÷åííûå âûøå îöåíêè � �f � 0 078, è �( )� tf �
� 7 10 4 1 � �c (ðèñ. 3,â) ïîçâîëÿþò îöåíèòü ïàðà-
ìåòðû ��0 è � äëÿ óñëîâèé ýêñïåðèìåíòà ïðè � � 0 07,
è Ò = 4,2 Ê:
� ,� �0
1 7 22 2 10� �c ì� � .
Îáñóäèì åùå îäèí âàæíûé äëÿ ôèçèêè íèçêî-
òåìïåðàòóðíîé ïîëçó÷åñòè âîïðîñ î âåëè÷èíå ýô-
348 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 3
Â.Ä. Íàöèê, Â.Ï. Ñîëäàòîâ, Ë.Ã. Èâàí÷åíêî, Ã.È. Êèðè÷åíêî
*  ðàáîòå [15] îøèáî÷íî ïðèâåäåíî çàâûøåííîå (ïðèìåðíî íà ïîðÿäîê) çíà÷åíèå vk.
ôåêòèâíîãî ïîòåíöèàëüíîãî áàðüåðà E( *)� , ïðå-
îäîëåíèå êîòîðîãî êîíòðîëèðóåò ïîäâèæíîñòü
äèñëîêàöèé è ñêîðîñòü ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè
(ñì. ôîðìóëó (3)). Âåëè÷èíà ýòîãî áàðüåðà
E Hc
/( *)� � �� 5 4 îïðåäåëÿåòñÿ êàê ôóíäàìåíòàëü-
íûì ïàðàìåòðîì êðèñòàëëà Hc, òàê è ñèëîâûì ìíî-
æèòåëåì � �� �� f , çàâèñÿùèì îò óñëîâèé ýêñïåðè-
ìåíòà è ñîñòîÿíèÿ äåôåêòíîé ñòðóêòóðû îáðàçöà â
êîíêðåòíîé ýêñïåðèìåíòàëüíîé ñèòóàöèè. Äëÿ îïè-
ñàííîãî â äàííîé ðàáîòå ýêñïåðèìåíòà ïðè çíà÷åíèè
ïîëíîé äåôîðìàöèè � � 0 07, ïîëó÷àåì ñëåäóþùèå
îöåíêè:
â êâàíòîâîé îáëàñòè ïðè T � 1 3, Ê
E f( *) , ;� � �2 10 12 1022 3 � �Äæ ýÂ
â êëàññè÷åñêîé îáëàñòè ïðè T = 4,2 Ê
E f( *)� � �8 10 5 1022 3 � �Äæ ý .
Âûïîëíåííûé â äàííîì ðàçäåëå àíàëèç äàåò îñ-
íîâàíèÿ ïîëàãàòü, ÷òî íàáëþäàåìàÿ â ÷èñòûõ ìî-
íîêðèñòàëëàõ �-îëîâà ïðè T $ 1 Ê àòåðìè÷åñêàÿ
ïîëçó÷åñòü îáóñëîâëåíà òóííåëüíûì äâèæåíèåì
äèñëîêàöèé â ðåëüåôå Ïàéåðëñà. Ýëåìåíòàðíûé
ïðîöåññ, îïðåäåëÿþùèé òàêóþ ïîëçó÷åñòü, — òóí-
íåëüíîå ïðîíèêíîâåíèå íåáîëüøèõ ó÷àñòêîâ äèñëî-
êàöèîííîé ëèíèè ÷åðåç îòäåëüíûé áàðüåð ðåëüåôà
Ïàéåðëñà, ò.å. çàðîæäåíèå ïàðíûõ êèíêîâ. Çàðîæ-
äåíèå ïàðíîãî êèíêà ñîïðÿæåíî ñ ïðåîäîëåíèåì ýô-
ôåêòèâíîãî ïîòåíöèàëüíîãî áàðüåðà E( *)� . Êâàíòî-
âûé õàðàêòåð ýòîãî ïðîöåññà îáóñëîâëåí î÷åíü
ìàëîé âåëè÷èíîé áàðüåðà ïîðÿäêà 10 3� ý è ìàëîé
èíòåíñèâíîñòüþ òåïëîâûõ ôëóêòóàöèé â óñëîâèÿõ
ïðåäåëüíî íèçêèõ òåìïåðàòóð. Íî óæå ïðè òåìïåðà-
òóðàõ æèäêîãî ãåëèÿ 4,2 Ê ïîëçó÷åñòü ñ ïðèáëèçè-
òåëüíî òåìè æå ñêîðîñòÿìè ñîïðîâîæäàåòñÿ ïðåîäî-
ëåíèåì â íåñêîëüêî ðàç áîëüøåãî ïîòåíöèàëüíîãî
áàðüåðà è ýëåìåíòàðíûé ïðîöåññ ïðèîáðåòàåò òåð-
ìè÷åñêè àêòèâèðîâàííûé õàðàêòåð.
Àíàëîãè÷íûé âûâîä î êâàíòîâîé ïðèðîäå ïëàñòè-
÷åñêîé äåôîðìàöèè �-îëîâà â óêàçàííîì òåìïåðà-
òóðíîì èíòåðâàëå áûë ñäåëàí è â ðàáîòå [14]. Íà
ðèñ. 6,á ïðèâåäåíà òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü êðè-
òè÷åñêîãî ñêàëûâàþùåãî íàïðÿæåíèÿ �0( )T ìîíî-
êðèñòàëëîâ�-îëîâà â èíòåðâàëå 4,2–0,5 Ê èç ðàáîòû
[14], ïîëó÷åííàÿ â óñëîâèÿõ ðàñòÿæåíèÿ îáðàçöîâ
ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ (ðåæèì àêòèâíîé äåôîð-
ìàöèè). Ëåãêî âèäåòü, ÷òî òåìïåðàòóðíûé õîä ýòîé
çàâèñèìîñòè ïîâòîðÿåò õàðàêòåðíûå îñîáåííîñòè
êðèâîé �( )T . Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî óêàçûâàåò íà âîç-
ìîæíîñòü èçó÷åíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé è ìåõàíèçìîâ
ïëàñòè÷åñêîãî òå÷åíèÿ êðèñòàëëîâ â óñëîâèÿõ ãëó-
áîêîãî îõëàæäåíèÿ ðàçëè÷íûìè ìåòîäàìè ìåõàíè-
÷åñêèõ èñïûòàíèé. Âìåñòå ñ òåì ñëåäóåò ïðèíèìàòü
âî âíèìàíèå òî, ÷òî òî÷íûå çíà÷åíèÿ ðÿäà ïàðàìåò-
ðîâ, õàðàêòåðèçóþùèõ ïëàñòè÷åñêîå òå÷åíèå,
ñóùåñòâåííî çàâèñÿò îò êîíêðåòíûõ óñëîâèé ýêñïå-
ðèìåíòà è èõ ýìïèðè÷åñêèå îöåíêè ìîãóò èìåòü çíà-
÷èòåëüíûé ðàçáðîñ: íàïðèìåð, ñèëîâîé ïàðàìåòð
� �, âåëè÷èíà ýôôåêòèâíîãî áàðüåðà E( *)� , ãðàíè÷-
íàÿ òåìïåðàòóðà Tg êâàíòîâîé ïëàñòè÷íîñòè, ïëîò-
íîñòü ïîäâèæíûõ äèñëîêàöèé �, êîýôôèöèåíò äå-
ôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ #.
Çàêëþ÷åíèå
1.  èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 0,45–4,2 Ê èçó÷åíà
ïîëçó÷åñòü ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ ÷èñòîãî
�-îëîâà, îðèåíòèðîâàííûõ äëÿ áëàãîïðèÿòíîãî
ñêîëüæåíèÿ â ñèñòåìå ( )100 010� �. Êðèñòàëëû äå-
ôîðìèðîâàëèñü ïóòåì îäíîîñíîãî ðàñòÿæåíèÿ â
íîðìàëüíîì ñîñòîÿíèè â çàêðèòè÷åñêîì ïðîäîëüíîì
ìàãíèòíîì ïîëå ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñîëåíîèäà.
2. Ïðè âñåõ òåìïåðàòóðàõ èññëåäîâàííîãî òåìïå-
ðàòóðíîãî äèàïàçîíà çàðåãèñòðèðîâàíà íåñòàöèî-
íàðíàÿ ïîëçó÷åñòü, çàòóõàâøàÿ ñî âðåìåíåì ïî ëîãà-
ðèôìè÷åñêîìó çàêîíó.
3. Ïîëó÷åíû çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà ëîãà-
ðèôìè÷åñêîé ïîëçó÷åñòè îò ñòåïåíè ïðåäâàðèòåëü-
íîé äåôîðìàöèè êðèñòàëëà è òåìïåðàòóðû îáðàçöîâ.
Óñòàíîâëåíî ñóùåñòâîâàíèå äâóõ òåìïåðàòóðíûõ
îáëàñòåé ñ ðàçëè÷íîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ýòîãî êî-
ýôôèöèåíòà ê òåìïåðàòóðå: â ïåðâîé, «âûñîêîòåì-
ïåðàòóðíîé» îáëàñòè (1,5 Ê < T < 4,2 Ê), êîýô-
ôèöèåíò ëèíåéíî óìåíüøàåòñÿ ïðè ïîíèæåíèè
òåìïåðàòóðû; íèæå 1 Ê ïîëçó÷åñòü ïðèîáðåòàåò
àòåðìè÷åñêèé õàðàêòåð è ïðè 0,45 Ê � �T 1 Ê êîýô-
ôèöèåíò îñòàåòñÿ ïîñòîÿííûì.
4. Â ðàìêàõ ñîâðåìåííîé òåîðèè íèçêîòåìïå-
ðàòóðíîé ïîëçó÷åñòè ïðîâåäåí äåòàëüíûé àíàëèç
ðåçóëüòàòîâ ýêñïåðèìåíòîâ. Óñòàíîâëåííûå â ýêñ-
ïåðèìåíòå çàêîíîìåðíîñòè ñîîòâåòñòâóþò ïðåä-
ñòàâëåíèÿì, ñîãëàñíî êîòîðûì íèçêîòåìïåðàòóðíàÿ
ïîëçó÷åñòü �-îëîâà îïðåäåëÿåòñÿ äâèæåíèåì äèñëî-
êàöèé â ïîòåíöèàëüíîì ðåëüåôå Ïàéåðëñà. Ýëåìåí-
òàðíûé ïðîöåññ òàêîãî äâèæåíèÿ — çàðîæäåíèå íà
äèñëîêàöèîííûõ ëèíèÿõ ïàðíûõ êèíêîâ, êîòîðîå
ñîïðÿæåíî ñ ïðåîäîëåíèåì ýôôåêòèâíîãî ïîòåíöè-
àëüíîãî áàðüåðà ìàëîé âåëè÷èíû ïîðÿäêà 10 3� ýÂ.
5. Â îáëàñòè òåìïåðàòóð T $ 1 Ê çàðîæäåíèå ïàð-
íûõ êèíêîâ ïðîèñõîäèò ïóòåì êâàíòîâîìåõàíè÷å-
ñêîãî òóííåëèðîâàíèÿ è ïîëçó÷åñòü èìååò ÷èñòî
êâàíòîâûé õàðàêòåð, à ïðè áîëåå âûñîêèõ òåìïåðà-
òóðàõ ýòè ïðîöåññû ïðèîáðåòàþò òåðìè÷åñêè àêòè-
âèðîâàííûé õàðàêòåð.
Ðàáîòà âûïîëíåíà â ðàìêàõ öåëåâîé ïðîãðàììû
ÎÔÀ ÍÀÍ Óêðàèíû, òåìà 1.4.10.1.8.
Ïîëçó÷åñòü ìîíîêðèñòàëëîâ �-îëîâà â ñóáêåëüâèíîâîé îáëàñòè òåìïåðàòóð
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 3 349
1. Â.È. Ñòàðöåâ, Â.ß. Èëüè÷åâ, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Ïëà-
ñòè÷íîñòü è ïðî÷íîñòü ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, Ìåòàëëóðãèÿ, Ìîñêâà (1975).
2. W. Meisner, M. Polany, and E. Shmid, Z. Phys. B66,
477, (1930).
3. I.M. Glen, Philos. Mag. 1, 400 (1956).
4. A.G. Arco and J. Weertman, J. Metals. 17, 676
(1969).
5. V.D. Natsik, A.I. Osetskii, V.P. Soldatov, and V.I.
Startsev, Phys. Status Solidi B55, 99 (1972).
6. N.F. Mott, Philos. Mag. 1, 568 (1956).
7. Á.Â. Ïåòóõîâ, Â.Ë. Ïîêðîâñêèé, Ïèñüìà ÆÝÒÔ 15,
âûï.1, 63 (1972).
8. Â.Ä. Íàöèê, ÔÍÒ 5, 400 (1979).
9. V.D. Natsik and H.-J. Kaufman, Phys. Status Solidi
A65, 571 (1981).
10. S. Takeuchi, T. Hashimoto, and Ê. Maeda, Cryst.
Res. Technol. 19, 341 (1984).
11. Ì.Ì. Êàëóãèí, Â.Ä. Íàöèê, Â.Ï. Ñîëäàòîâ, È.À.
Øåïåëü, ÔÍÒ 19, 713 (1993).
12. Ã.È. Êèðè÷åíêî, Â.Ä. Íàöèê, Â.Ï. Ñîëäàòîâ,
ÔÌÌ 63, 386 (1987).
13. Ã.È. Êèðè÷åíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.Ï. Ñîëäàòîâ,
Ñ.Ý. Øóìèëèí, ÔÍÒ 11, 1206 (1985).
14. Â.Ä. Íàöèê, Ã.È. Êèðè÷åíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ,
Â.Ï. Ñîëäàòîâ, Ñ.Ý. Øóìèëèí, ÔÍÒ 22, 965 (1996).
15. Â.Ä. Íàöèê, Â.Ï. Ñîëäàòîâ, Ã.È. Êèðè÷åíêî, Ë.Ã.
Èâàí÷åíêî, ÔÍÒ 29, 451 (2003).
16. Þ.Ã. Êàçàðîâ, â êí.: Ôèçèêà êîíäåíñèðîâàííîãî ñî-
ñòîÿíèÿ, Õàðüêîâ (1973), âûï. 11, ñ. 100.
17. Â.Ï. Ñîëäàòîâ, Â.Ä. Íàöèê, Ã.È. Êèðè÷åíêî, ÔÍÒ
27, 1421 (2001).
18. Ô. Ãàðîôàëî, Çàêîíû ïîëçó÷åñòè è äëèòåëüíîé
ïðî÷íîñòè ìåòàëëîâ, Ìåòàëëóðãèÿ, Ìîñêâà (1968).
19. Ã.È. Êèðè÷åíêî, Â.Ï. Ñîëäàòîâ, ÔÌÌ 54, 560
(1982).
20. Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, È.Í. Êóçüìåíêî, Í.Â. Èñàåâ,
Â.Ñ. Ôîìåíêî, Ñ.Ý. Øóìèëèí ÔÍÒ 30, 109 (2004).
21. È.Í. Êóçüìåíêî, Àâòîðåô. êàíä. äèññ., ÔÒÈÍÒ
ÀÍ ÓÑÑÐ, Õàðüêîâ (1984).
Creep of �-Sn single crystals in a sub-Kelvin
temperature range
V.D. Natsik, V.S. Soldatov,
L.G. Ivanchenko, and G.I. Kirichenko
The �-Sn single crystals oriented to creep fa-
vourably in the (100) <010> system are studied
in a 0.45–4.2 K range. A transient creep is re-
corded above and below 1 K, the creep being
damped with time by the logarithmic law. The
temperature dependence of the logarithmic creep
coefficient is studied comprehensively. It is
found that there are two qualitatively different
regions in the curve: in a 4.2–1.2 K range the
coefficient decreases linearly with temperature;
and below 1 K the creep becomes athermic and
the coefficient remains unchanged. The experi-
mental behaviors are shown to fit in with the
concepts according to which the creep kinetics of
pure �-Sn is determined by the dislocation mo-
tion within the potential Peierls relief by the
mechanism of nucleating paired kinks in the dis-
location lines. The process entails overcoming
the effective potential barrier of order of 0.001
eV: at T < 1 K the paired kink nucleation occurs
due to the quantum tunneling and the creep is of
pure quantum behavior; for higher temperatures
the thermal fluctuations are dominant and the
creep kinetics corresponds to the classical views
of thermally activated creep. Empirical estimates
of mobile dislocation density and work-harden-
ing coefficient are obtained.
350 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 3
Â.Ä. Íàöèê, Â.Ï. Ñîëäàòîâ, Ë.Ã. Èâàí÷åíêî, Ã.È. Êèðè÷åíêî
|