Диссертация (1024881), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Проводились рентгендифрактометрические измерения.Сделаны выводы о ближнем порядке в АМС и его изменении при переходе внанокристаллическое состояние. Найдено соотношение нанокластеров различногофазового типа для различных составов сплава.Припомощимёссбауэровскойспектроскопиипоказано,чтовнанокристаллических сплавах Fe85-xCrxB15 (x = 5-20) в зависимости от составасодержится от 2-х до 4-х состояний атомов железа, различающиеся по количествуближайших соседей - атомов хрома в первой координационной сфере.Вработе[18]исследовалисьобъемныеАМС(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4Исследовалось влияние температуры плавления на формирование металлическогостекла,локальнуюструктуру.Показанометодамимёссбауэровскойспектрометрии, что АМС, закаленный с температуры 1623°С и выше, имеетбольше структур Fe-Fе. Это структура, по-видимому, наследуется из жидкойфазы.181.2.
Электронное строение АМСИзучение транспортных свойств АМС привлекает внимание в связи спрактическими задачами – получением материалов с высокими показателямиудельного сопротивления в сочетании с малым температурным коэффициентомсопротивления. В отличие от кристаллических сплавов, АМС имеют высокоеостаточноесопротивлениевблизиТ=0.Температурныйкоэффициентсопротивления АМС меньше численно, чем у металлов, и может бытьположительным, равным нулю или отрицательным. Температурная зависимостьэлектрического сопротивления имеет локальный минимум, который может бытьрасположен как при температурах менее 50К, так и при более высокихтемпературах (вплоть до 460К для сплава Сr5Pd75Si20) [19].
Длина свободногопробега в неупорядоченных структурах обычно принимается порядка расстояниямежду атомами.Мотт в [20] предлагает следующую формулу для этого случая:12 3 hSF e2 ,а при учете локализации электронов предлагается оценка сверху max 3ha0.1e 2.Эти крайние оценки предлагают порядок величины, в целом совпадающий сэкспериментом.В настоящее время природа проводимости АМС не имеет однозначнойтрактовки. Ряд исследователей утверждает [19], что АМС имеют металлическуюпроводимость, а электроны образуют вырожденный электронный газ. Нашиисследования такие выводы подтверждают лишь для части исследованныхобразцов.Мотт в своих работах [20] предполагает, что случае аморфных тел может (внекотором диапазоне энергий) существовать непрерывная плотность состояний,причем в некотором интервале все состояния могут быть локализованы, дажеесли волновые функции соседних состояний перекрываются.
Первым явлением,19при объяснении которого были признаны эти представления, была проводимостьпо примесям в компенсированных и легированных полупроводниках, активнорассматривавшаяся в начале 1960-х гг. Атомы примеси в этих веществахнаходятся в случайных положениях, и потенциал вблизи каждого центра являетсяслучайным. При проводимости по примесям, электрон перескакивает от одногоцентра рассеяния к другому, при этом испускается или поглощается фонон.
Этипроцессы и определяют скорость движения электрона, а проводимость, такимобразом, характеризуются энергией активации:σ = σ3 exp{-ε3/kT}.Этот вид переноса заряда можно назвать термически активированнымипрыжками.В теории твердого тела грань между металлами и металлическимисоединениями, где проводимость при низких температурах стремится к конечнойвеличине и полупроводниками и изоляторами проводится по плотностисостояний при температуре Ферми. В первых веществах плотность состояний приэнергии Ферми конечна. Во втором случае энергия Ферми лежит в запрещеннойзоне.
То же разделение может быть проведено и в некристаллических веществах.Если N(Ef) равна нулю, то вещество - полупроводник, но если N(Ef)≠0, топроводимость может как стремится к конечной величине, так и к нулю, еслисостояния при энергии Ферми локализованы. Может существовать граница междулокализованными и нелокализованными состояниями Ec. Если изменяя какойнибудь параметр, влияющий на энергию Ферми, можно добиться того, чтобы Efпрошла через Ec, то при этом происходит скачкообразный переход от прыжковойпроводимости к металлической со скачкообразным переходом проводимости.В отличие от теории Мота, Займан [21] предполагает, что в жидком металлеатомы расположены совершенно неупорядочено.
В электронной структуре несохраняется воспоминания о зонах Брилюена, анизотропии Ферми-поверхности.Электроны проводимости описываются не блоховскими, а плоскими волнами, тоесть ведут себя как свободные носители заряда и описываются моделью почтисвободных электронов. Расчеты базируются на понятии о псевдопотенциалле,20судя по всему не применимом к металлам, в которых d-зона расположена вблизиповерхности Ферми – переходные, медь, серебро, золото. Рассчитанные значениясопротивления для этих случаев могут отличаться на порядок.
Однако в другихметаллахнаблюдаетсякорреляциярасчетовиэкспериментакакдляпроводимости, так и для температурного коэффициента проводимостиСущественное влияние на магнитный свойства оказывает переход ваморфное состояние. Ферромагнитные свойства связываются с d-оболочками.Отмечалось, что намагниченность и температура Кюри железа и никеля довольнозначительно уменьшается при переходе в аморфное состояние. Аморфизацияоказывает наибольшее влияние на магнитные моменты 3-d металлов путемделокализации неспаренных электронов.
(Надо заметить, что наши исследованияне подтверждают выводы о делокализации электронов при аморфизации).Эксперименты показывают значительное влияние примесей на величину среднегомагнитного момента и температуру Кюри [22].Параметрымёссбауэровскогоспектраподтверждаютвозможностьнахождения железа в двух различных состояниях.
Знак IS положительный в Fe-Mсистемах и отрицательный в Fe-Te системах. Это объясняется межатомнымпереносом заряда и внутриатомной s-d конверсией. Параметр QS нулевой дляжелеза из-за кубической симметрии. Для аморфного железа он отличен от нуля.Поведение его также качественно различное для двух рассматриваемых системсплавов.Наряду с проводимостью, величина, знак и температурная зависимостьТЭДС дает важную информацию о механизме переноса заряда. В [23]исследовался аномальный рост ТермоЭДС в боридах металлов при высокихтемпературах.Внеупорядоченнойматрицепроцесспереносазарядадетерминируется тремя возможными каналами [20].
Такими могут бытьпроводимостьполокализованныминелокализованнымсостояниям,посостояниям хвостов зон проводимости и валентной зоны и по состояниям вблизиуровня Ферми в области локализации. В любом случае проводимость описываетсяуравнением:21σ~exp{-Eσ/kT},где энергия активации Eσ зависит от выбранной модели. Исключениемявляется проводимость при низких температурах, где возможна прыжковаяпроводимость по локализованным состояниям с переменной длиной прыжка,описываемая законом Мота [20]σ~exp{-Т0/T1/4}.Для всех указанных механизмов ТЭДС линейно убывает с температурой позакону S~E/kT+const/. При прыжковой проводимости энергия активации должнаотличаться на величину энергии прыжка.
Для большинства материалов этаэнергия порядка 0,01 эВ и существенно меньше обычной точности эксперимента.Однако возрастание ТЭДС в области высоких температур не описывается ниодной из приведенных моделей. Высказывалось предположение, что переносзаряда может осуществляться поляронами малого радиуса, но, т.к. согласнообщепринятым взглядам температурная зависимость поляронной проводимостимало отличается от электронной, убедительно выделить ее вклад не удалось. Какправило,температурнаязависимостьоказываетсясуммойнесколькихактивационных зависимостей.
В полярном образце внешнее поле уменьшается иззаполяризации.Натемпературнуюзависимостьполяризуемости(диэлектрической проницаемости) влияет уменьшение плотности (концентрацииатомов)стемпературой,нобольшеевлияниеоказываетуменьшениевзаимодействия (константы упругой связи) с увеличением температуры.Возрастаниеполяризациисучетомравенствапотоковтепловогоидиффузионного приводит к росту ТЭДС.Сверхтонкое поле аморфного FeB уменьшается с температурой быстрее,чем у кристаллического, в результате обменного взаимодействия. ТемператураКюри и сверхтонкое поле аморфного сплава FexB100-x сильно зависит от состава.Определение состава проводилось с точностью до нескольких процентов –повышение точности ограничено малым атомным номером бора.
Все измеренияпроводились на мёссбауэровском спектрометре при температуре от жидкого22гелия до 300 К. Выше комнатной температуры измерения проводились в вакууме.Для кристаллического сплава получена Тс = 598 К, что согласуется с литературой(Тс – 597.5 и 594), в то время как для аморфного Тс=550 К. По данным другихисследователей температура Кюри даже ниже. Существенные различия в данныхразличных авторов объясняются сложностью определения состава и высокойзависимостью от температуры Кюри от х. Необходимо заметить, что аморфныесплавы не всегда имеют температуру Кюри ниже, чем у кристаллическогоаналога.
Квадрупольное расщепление для аморфного FeB больше, а изомерныйсдвиг меньше, чем для кристаллического сплава, что демонстрирует различие вближнем порядке. Обнаружена разная температурная зависимость сверхтонкогополя в ферромагнитном состоянии [24]. Локальная структура аморфных сплавовсистемы FeB изучались также с использованием электронной микроскопиивысокого разрешения, электронной дифракционной спектроскопии, электроннойдифракции атомных пар.
Сделаны выводы о структуре сплавов в среднеммасштабе. Обнаружены структуры ОЦК железа, боридов. Проведен анализ сиспользованием железо-центрированных полиэдров Вороного.В [25] исследовался сплав LaFe4P12. Изучалась занятость d-уровня припомощи поглощения энергии электронов. Спектр сравнивался со спектромчистого железа. Занятость уровня 6.9 эл/атом в соответствии с ожидаемым 3d74s1.в железе и 7.66 электронов/атом в аморфном сплаве.ФормированиевакансийвчастичнокристаллизованномсплавеFe73.5Si13.5B9Nb3Cu1 в [26] исследовалось при помощи измерения времени жизнипозитрона и диффузии радиоактивных изотопов. Необычно высокая скоростьсамодиффузии приписывается высокой концентрации в нанокристаллитах Fe3Siдефектовиплотнойаморфнойматрице,окружающейзародыши.Внанокристаллитах обнаружено присутствие свободного объема того же размера,что и в аморфном образце, исходя из одного времени жизни (τ=144 пс) прикомнатной температуре, но меньшего размера, чем вакансия в решетке(предполагается, что позитрон захватывается и аннигилирует в пространствемеждуинтерфейсами).Обнаруженорезкоевозрастаниевременижизни23позитронов при росте размеров кристаллических зародышей до размера,сравнимого с длиной пробега позитрона.
После отжига при температуре 660 ○С втечении 31 часа зафиксировано появление боридов железа и уменьшение временижизни позитрона.Исследовалсяметодами[27]сканирующейсвободныйобъемэлектроннойАМСмикроскопииZr58.5Cu15.6Ni12.8Al10.3Nb2.8иПАС.Сплав былприготовлен в мельнице и разлит на медную подложку. Исследовались изменениядефектной структуры в процессе деформации, производимой прокаткой.Измерения времени жизни позитрона показали наличие трех времен жизни 0.13нс, 0.3 нс и 1.6 нс, которые авторы связывают с аннигиляцией в объеме,свободном объеме сплава и ортопозитрония в больших дефектах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
