Туннельно-термоактивационный механизм диффузии вакансий в квантовом кристалле

• Date: 2017
• Main Authors: Нацик, В.Д., Смирнов, С.Н.
• Format: Article
• Language: Russian
• Published: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2017
• Series: Физика низких температур
• Subjects: Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/175217
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Туннельно-термоактивационный механизм диффузии вакансий в квантовом кристалле / В.Д. Нацик, С.Н. Смирнов // Физика низких температур. — 2017. — Т. 43, № 10. — С. 1459-1470. — Бібліогр.: 23 назв. — рос.

Рассмотрена модель вакансии в квантовом кристалле как псевдочастицы, которая имеет метастабильные квантовые состояния, локализованные на узлах решетки в потенциальных ямах кристаллического поля. Предполагается, что квантовую динамику такой вакансии можно описать в квазиклассическом приближении, а ее спектр состоит из широкой зоны и отщепленных от нее вниз одного или двух дискретных уровней. Диффузионное перемещение вакансии в объеме кристалла сводится к последовательности случайных туннельных и термически активированных скачков между узлами решетки. Показано, что температурная зависимость коэффициента диффузии вакансий имеет специфическую особенность: монотонное уменьшение при охлаждении с резким переходом от экспоненциального закона, характерного для высокотемпературной термически активированной диффузии, к атермическому туннельному процессу в области предельно низких температур. Аналогичная особенность недавно зарегистрирована при экспериментальном изучении массопереноса в кристаллах He⁴ и He³ (ФНТ 41, 223 (2015); ФНТ 42, 1372 (2016)). Данный механизм диффузии вакансий и его анализ дополняют предложенную ранее А.Ф. Андреевым и И.М. Лифшицем концепцию диффузионного течения квантового газа дефектоновквазичастиц с зонным энергетическим спектром (ЖЭТФ 56, 2057 (1969); УФН 118, 251 (1976)).