Аморфные материалы (835546), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Как ясноиз рис. 6.20, модель СА 2 наиболеехорошо согласуется с экспериментом. В этой модели часть 3s- и 3рэлектронов атомов фосфора заполняет вакантные состояния Зй-зоны.Одновременно оставшиеся 3s- и Ърэлектроны атомов фосфора и 45электроны атомов никеля дают свойвклад в электропроводность, каксвободные электроны. Однако этамодель не может объяснить изменения AJ(q) в области значений им1780 т оI860 1900 и,а.е. пульсов вблизи <7=1,0. Это, вероятно, связано с тем, что модель рассчитывается на основе упрощенногоРис.
6.19. Относительные комптоприближения свободных электроновиовские профили Д J(q) аморфныхи соответственно волновых функцийсплавов Fe8 Bi5 (a), FeezBis (б)и кристаллов Fe2B (в) [22]для свободных атомов Клементи.5Таблица6.1. М од ели д в и ж е н и я эл ектри ческ и х з а р я д о в в ам о р ф и ы ксплавахNi — Р [24]Электронные конфигурацииМодельвнутренние электроныСА 1СА 2СА 3AN 1192•Ni:KL - f 3s2 3pe 3d8P :KL + 3s2Wv.KL + 3s2 3p« 3d8,4P :KLN i :KL + 3s2 3pe 3d2P :KLNi:KL + 3s2 3p« 3d8P:KL + 3s2 3p‘электроны проводимости2 ,1 9 FE2 ,2 4 FE1,76 FE1,43 FEЕстественно, что волновая функция Зс[-электронов никеля ваморфном сплаве NisiPig, в частности в окрестности энергии Ферми, довольно существенно отличается от волновой функции изолированного атома никеля.
Тем не менее, основываясь на данныхэкспериментов по комптоновскому -рассеянию и на результатахмагнитных измерений в аморфном сплаве NisiPig, можно предпо-Рис. 6.20. Относительные комптоновские профили аморфного сплаваNieiPig [24]:а — экспериментальные данные; б — расчетные;1 — аморфный сплавNi— Р(ЕЕ>); 2 — кристаллический сплав Ni— P( ED ) ;3 — аморфныйсплав N i—P(AfQ); 4 — кристаллический сплав N i— P (M Q ); 5 — СА1;6 — СА2; 7 — САЗ; 8 — AN1ложить, что перемещение электрических зарядов P->-Ni все жеимеет место i[29];.
Сложнее обстоит дело в случае аморфных сплавов FessBis и Fe82B I8, где AJ(q) вблизи <7=0 становится положительной. Вероятно, в этом случае возникает особая химическаясвязь между атомами железа и бора. Эта точка зрения не противоречит результатам Мацуура с сотр. 1[14] по определению РФСспектров (см. 6.2.2).6.3.2.
Аннигиляция позитроновПри облучении металлов позитронами происходит их аннигиляция с электронами. Единичный акт такой аннигиляции сопровождается симметричным испусканием двух фотонов. Распределениеимпульсов р+{<7) эмитируемых фотонов дается закономР+ (? ) = 11 Ф+(г)Ф {7)з- iT r<fr| 2 .(6 .6 )где ф+ (г) — волновая функция позитронов, находящихся в тепловом равновесии с металлом; ф(г) — волновая функция электроновв металле.Если определить ф+(г), то можно получить информацию о ф (г)путем измерения р+(<7). Для изотропных веществ, таких как жид-'кости или аморфные металлы, достаточно только полного измерения в направлении z при усреднении р+(q) в плоскости х— у\193N (Qi) = J P ( l ) d q x dq, j.(6.7)Так как изменения qz экспериментально обнаруживаются как изменения угла в между направлениями излучения двух фотонов,N (qz) часто называют кривой угловой корреляции N(B).Позитроны обладают положительным зарядом, поэтому сближаясь с атомом, они аннигилируют преимущественно на валентныхэлектронах, находящихся на внешних уровнях.
Вследствие этогометод аннигиляции позитронов по сравнению с методом комптоновского рассеяния позволяет получить большую информацию о состояниях именно валентных электронов. Но в металле, где атомыионизированы, внешние оболочки размываются1, и при наличиивакансий, позитроны преимущественно аннигилируют на электронах, которые захвачены этими вакансиями, другими словами, происходит аннигиляция электронов на вакансиях. Таким образом,предполагается, что Лг(qz) т е дает информации о состояниях объемных валентных электронов12 в металле, а только о состоянияхэлектронов вблизи вакансий. Однако структура аморфных металлов, характеризующаяся высокой плотностью и неупорядоченностью, не содержит дефектов типа вакансий, существующих в кристалле. Поэтому важным является вопрос, действительно ли кривые угловой корреляции аннигиляции позитронов описывают состояния объемных электронов в аморфных сплавах или нет.Впервые эксперименты по аннигиляции позитронов на аморфных металлах были поставлены Ченом и Чуангом '[30].
Чен [30,31], а затем Дояма [32], определили N (В) аморфных и закристаллизованных сплавов. Обнаружив при этом существенные различияв N(0), они сделали вывод, что дефекты типа вакансий, характерные для кристаллических металлов, в аморфных сплавах практически отсутствуют. Основыйаясь на этом, Чен предположил, что измеренные значения JV(0) дают информацию о состояниях объемных электронов в аморфном сплаве [31]. Сравнивая узкие части(narrow part) кривых iV(0), он показал, что фермиевский импульс<7 f в аморфных сплавах Pd— Си—Si выше, чем в кристаллическомпалладии, т. е.
концентрация валентных электронов в аморфныхсплавах Pd—Си—Si выше, чем в кристаллическом палладии.Судзуки с сотр. [33]( установили, что JV(0) аморфного сплаваPd8oSi2 o, полученного закалкой из жидкого состояния, отличаетсяот Л7 (в) кристаллического сплава того же состава, полученного примедленном охлаждении. Это видно на рис. 6.21. Время жизни позитрона т в случае аморфного сплава Pd8oSi2o больше, чем в случае кристалла.
Указанные различия в N (В) и т для аморфного и1 Образуется квазинепрерывный энергетический спектр (зона) валентных,коллективизированных электронов. Прим■ ред.2 В оригинале использован термин, аналогичный английскому слову «bulk».Выражение «электроны объема (bulk) металла» переведено нами как «объемныевалентные электроны», т. е. те валентные электроны,которые не захваченыдефектами типа вакансий. Можно было бы, очевидно, написать также «валентные электроны матрицы». Прим. ред.194кристаллического состояний сохраняются в широком интервалетемператур: от комнатной до 20 К. Это видно по данным, представленным на рис.
6.22 и в табл. 6.2. Все это подтверждает выводЧена [30] о том, что в аморфных сплавах, в отличие от кристаллов,вакансии не существуют. Однако аморфное состояние характеризуется большим свободным объемом, на несколько процентов большим, чем у кристаллов. Вероятность существования вакансий ваморфном состоянии отлична от нуля, что следует из экспериментов по определению g (г). аморфного сплава Pd8oSi2o (рис. 6.23).т)Рис. 6.21. Кривые угловойкорреляции аннигиляции позитронов в чистом кристаллическом Pd ( 1), кристаллическом (2) и аморфном(3) сплаве Pd79,eSi2o,4 [33]Рис. 6.22. Температурная зависимость кривых угловой корреляции аннигиляции позитро' новваморфномсплавеPd79,6Si2o,4 при 20 '(/) и 298 К(2) [33]Полагают, что диаметры вакансий в аморфных сплавах имеютширокое непрерывное распределение и что вакансии в аморфныхсплавах не такие, как в кристаллах, и поэтому как центры захватапозитронов они различаются между собой [33]: При этом все позитроны аннигилируют на вакансиях.
С учетом этого сделанноеЧеном [31]j вышеуказанное объяснение экспериментальных результатов, представленных на рис. 6,21 и 6.22, по меньшей мере,представляется рискованным.Недавно Танигава [34] провел эксперимент, в котором определил закон дисперсии времени жизни позитронов в аморфных ижидких металлах. В результате установлено, что в аморфных сплавах интенсивность захвата позитронов имеет широкое распределение, центры захвата малы1, но концентрация их велика.
Тем самымподтвержден вывод, сделанный Судзуки с сотр. [33]. Отсюда следует, что информацию о перераспределении электрических зарядов1 По сравнению с диаметром атома. Прим- ред.195Т аблица6.2. Время жязни позитронов в аморфном сплаве Pd79i6Si2 «,4и кристаллах Pd4Si, Pd3Si и PdОбразецPd79, eS iai. 4г, кАморфный30040300300300*Р^79,6^'20,4Pd4Si*PdgSiPd"СостояниеКристаллическийТ ь ПС165,7±3,5163,7±2,6141,5±1,6136,6±1,2118,0±0,8' г..
%95,597,185,188,688,5* Pd4S i = P d 3S i+ P d .и об энергии Ферми, получаемую из кривых угловой корреляциианнигиляции позитронов, весьма трудно интерпретировать.Как предполагают авторы рабоЩ г)ты [35] в случае аморфных сплавовтипа металл — металл, эффект захвата позитронов вакансиями можноигнорировать — позитроны захва--Рис. 6.23. Вероятность существования вакансий в жидком( / ) и аморфном (2)сплавеPdjg.eSiaM [33]Рис.
6.24. Кривая угловой корреляции аннигиляциипозитроновваморфномсплавеM g7oZn30 [36]тываются и аннигилируют исключительно на объемных валентныхэлектронах.Сиотани с сотр. [36]' определили N (q) в аморфном сплавеM g70Zn30. Так как этот сплав не имеет с?-электронов, можно четкоразделить вклад в N (q) электронов внутренних оболочек и электронов проводимости. Как показано на рис. 6.24, при q = qp имеетместо острый параболический всплеск iV(0). Зависимость величины ( l/<7z) \ d N ( q z) / d q z \ от q z приведена на рис. 6.25. Эти результаты говорят о том, что электронная структура аморфного сплаваMgroZnso крайне близка к структуре, описываемой моделью свободных электронов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
