Аморфные материалы (835546), страница 46

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 46)

Согласно экспериментам по определению N ( q ) ,импульс Ферми составляет <7*=1,43 А"1 (0,753 произвольных еди­ниц на рис. 6 .2 4 ) для случая е/а = 2,0, а расчеты на основе моделиОсвободных электронов дают q p = 1,42 А-1.. Кристаллизации почти196Рис. 6.25. Производная по импульсу вдолькривой угловой корреляции аннигиляциипозитронов в аморфном сплаве Mg7oZn3o(см. рис. 6.24) [36]не меняет N (q) сплава, показанно­го на рис. 6.24.

Отсюда следует, чтов аморфных металлах, характери­зуемых геометрически неупорядо­ченными атомными конфигурация­ми импульс Ферми qp пренебрежи­тельно мал.6.4. ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ6.4.1. Особенности электросопротивленияаморфных сплавовЭлектросопротивление аморфных сплавов, имеющих неупорядо­ченные атомные конфигурации, заметно отличается от электросо­противления кристаллических веществ, характеризующихся нали­чием дальнего порядка в атомной структуре. На рис. 6.26 приведе­на температурная зависимость типичных сплавов металл — метал­лоид Pd8iS ii9 и Nb 4 oiNi6o в жидком, аморфном и кристаллическомсостояниях [37]. Как видно из этого рисунка, электросопротивле­ние аморфных сплавов гораздо выше (обычно р = 100--300 мкОм-см),чем кристаллических, причем изменение электросопротивления припереходе от жидкого к аморфному“OCD—ОСсостоянию происходит непрерывно1.\№0Кроме того, электросопротивление%аморфных сплавов, в отличие оту—-о—оо—а>—1кристаллических, очень мало изме­>MjjSjjjyняется с температурой — темпера­турный коэффициент электрическо­Vго сопротивления (ТКС) (1/р) (dp/Ш >м600 ттот,0с dT) —10-4-^ 10—5 К-1- Это изменениеможет быть даже отрицательным.Рис.

6.26. Температурнаи зависи­мость электросопротивления ж ид­В настоящее время известно ужеких ( I), аморфных (g) и кристал­довольно много работ, посвященныхлических (с) сплавов Pd3ISiie иизучениюэлектросопротивленияNieoNbu [37]аморфных сплавов. В зависимостиот химического состава здесь можно выделить следующие тригруппы сплавов:1) простой металл — простой металл (к этой же группе отно­сятся также и сплавы благородных металлов);2) переходный металл — металлоид;3) переходный металл — переходный металл (или РЗМ ).i1 Об этом можно судить, если проинтерполировать участки кривых р (7')>отвечающих жидкому (I) и аморфному (g) состояниям. Прим.

ред.197С плавы простой металл—простой металлКлассическими представителями аморфных сплавов этой груп­пы являются сплавы M g—'Zn ![38], Са—А1 [39]. Принадлежат кэтой группе также сплавы Си—Sn, получаемые быстрой закалкойиз жидкого состояния и низкотемпературным напылением из газо­вой фазы '[40]. Сюда ж е можно отнести и сплавы Ag—Си—Ge,аморфизирующиеся при закалке из жидкого состояния в широкомдиапазоне составов и интересные как потенциально возможныеаморфные сплавы типа Юм-Розери ;[42]. Электрические свойстваэтих сплавов недавно подробно исследованы Мидзутани ![41]г Ха­рактерно, что у сплавов.этой группы удельное электросопротивле­ние < 1 0 0 мкОм-см, т.

е. мало по сравнению со сплавами другихгрупп. Как показано на рис. 6.27,а, температурный коэффициент со­противления (ТКС) у сплавов этой группы может быть как поло­жительным (электросопротивление растет с температурой), так иотрицательным {40];. Такая же тенденция наблюдается и в жидкихсплавах Cju— Sn, что видно из рис. 6.27,6: при содержании олова всплаве ~ 2 0 % (ат.) ТКС становится отрицательным [43]|.

Элект-Рнс. 6.27. Зависимость электросопротив­ления аморфных [40] (а) и жндкнх [43](б) сплавов Си— Sn от температуры нсодержания Си [цифры у кривых, %(ат.)]Рнс. 6.28. Зависимость элек­тросопротивления аморфныхсплавов M g— Zn [44]оттемпературы и содержанияZn [цифры у кривых,%(ат.) 1росопротивление аморфных сплавов Си— Sn при содержании оло­ва ~ 5 0 % (ат.) имеет широкий максимум при температуре ~ 5 0 К.Такое изменение электросопротивления наблюдается также и ваморфных сплавах M g—Zn [44]. Так как электронные состоянияв аморфных сплавах M g—Zn могут быть описаны в приближениипочти свободных электронов (см. 6.3.2), изменения электросопро­тивления, показанные на рис. 6.28, можно легко объяснить в рам­ках теории Займана, на которой мы остановимся ниже.198Сплавы переходны й металл—металлоидЭлектросопротивление аморфных сплавов второй группы, в ко­торых компонентами являются переходные металлы Fe, Со, Ni иметаллоиды В, С и Р, изучено довольно систематически.

Напри­мер, подробно исследованы температурные зависимости электро­сопротивления аморфных сплавов Fe—В >[45], Со—В [45]., Fe—Р[45], Ni— Р ![46],, Ni— Pt— Р i[47], Ni— Pd— Р [48, 49] и некоторыхдругих. В этих же сплавах изучены и зависимости электросопро­тивления от химического состава. Температурная зависимостьэлектросопротивления быстрозакаленных аморфных сплавов Fe— В,по данным Кима с сотр. [45], показана на рис. 6.29. На рис. 6.30приведены результаты Коута [46] по измерению электросопротив­ления аморфных сплавов Ni—Р, полученных электролитическимосаждением. Из этих рисунков видно, что электросопротивлениеРнс. 6.29. Зависимость электросопротивления аморфных сплавов Fe—В, Со—Вн Fe— Р от температуры н химического состава [45]:а — F e ,,^ ^ В*;б — Fe 8 0 B 2 0 (П »Те 7 5 В-» ( 2 );Со8 0 В2П (3 );Fe 8 e Pj 4 (5); Fe 8 2 Р 1 8 (6)С0 7 5 В 2 5 (4 );аморфных сплавов второй группы имеет величину 100—200 мкОм-см;знак ТКС меняется от положительного на отрицательный, когдасопротивление превышает ~ 1 50 мкОм-см.

Это изменение знакаТКС зависит от химического состава, а именно, когда концентра199дия металлоида составляет 24—2&%, кривые температура — элект­росопротивление имеют широкий пик при — 100 К. Кроме того,электросопротивление имеет минимум в области температур 10—20 К, причем рост сопротивления при более низких температурахсоставляет всего лишь iAip/ip= 10~3-г-10-4.Р,%(ат.)Рис. 6.30.

Характер изменений электросопротивления аморфных сплавовNi — Р, полученных электролитическим осаждением [46]:а — зависимость электросопротивления от температуры и содержания Р[цифры у кривых, % (ат.) ]; б — зависимость электросопротивления прнкомнатной температуре н ТКС от содержания РСплавы переходный металл — переходный металлЭлектросопротивление аморфных сплавов Zr—Ni [50], Zr—Со[50]|( Nb—N i [51], Rd—!Zr ;[52, 53], Cu—Zr [54] и некоторых дру­гих до сих пор все еще является предметом пристального изучения.На рис. 6.31 показаны зависимости электросопротивления быстро­закаленных аморфных сплавов Nb—Ni от температуры и химиче­ского состава, полученные Нагелем i[51]'.

Величина ТКС этих спла­вов отрицательна во всем диапазоне аморфизирующихся составов.Для электросопротивления аморфных сплавов третьей группы ха­рактерно то, что оно всегда1 > 2 0 0 мкОм-см. При этом наличиеотрицательного ТКС при столь высоком сопротивлении ни в коемслучае не является особенностью именно аморфных сплавов, по­скольку эта закономерность часто наблюдается в кристаллическихсплавах и тонких пленках. Между остаточным сопротивлением иТКС многих аморфных и кристаллических сплавов существуетвзаимосвязь, аналогичная той, которая показана на рис. 6.32. Этавзаимосвязь носит название корреляции Муиджи [55]. Когда ве­личина остаточного сопротивления крайне велика ( ~ 2 0 0 мкОм-см),ТКС изменяется от малых положительных до малых отрицатель­ных значений.

Корреляция Муиджи сильнее, чем влияние упорядо1200Имеется в виду остаточное сопротивление. Прим,, ред..ченности атомных конфигураций в сплавах, что является сущест­венной особенностью металлических материалов с высоким сопро­тивлением. Электросопротивление аморфных сплавов, принадле­жащих к третьей группе,определяется в первую очередькорреляцией Муиджи.20 100200 ЗООТ,КРнс. 6.31. Зависимость элек­тросопротивления аморфныхсплавов Ni— Nb от темпера­туры н химического состава[51]:100200. p,мкОн-смP h c . 6.32.

КорреляцияМуиджимежду остаточным сопротивлени­ем н ТКС [55]1 — Nb4e N ijo; 2 — Nb6o № 5 0 ;3 — Nbeo N14oМацуда и Мидзутани [44] построили диаграмму (рис. 6.33), вкоторой сведены значения сопротивления и ТКС аморфных спла­вов, входящих в группы 1—3, при температурах выше температурДебая. Видно, что при высоком сопротивлении р ^ 2 0 0 мкОм-смТ К С <0, что, несомненно, отвечает корреляции Муиджи. Мацудаи Мидзутани выдвинули предположение, что отрицательный ТКСпри низком сопротивлении р < 100 мкОм-см, наблюдаемый в аморф­ных сплавах Ag— Си—Ge и Mg—Zn, и отрицательный ТКС, харак­терный для жидких двухвалентных металлов таких, как цинк, обус­ловливаются действием одного и того же механизма.Изменение электросопротивления вышеупомянутых аморфныхсплавов может быть разделено иа четыре температурные области:T<^7\nm, Tmin<CТ<^Qd, Bd'-CТ Тsat и TsatCT.

Здесь 7ш1п — темпе­ратура, при которой проявляется минимум электросопротивления(она обычно составляет 10—20 К ), 0г> — температура Д ебая аморф­ного сплава, Tsat — температура, при которой высокотемпературныйТКС начинает стремиться к насыщению, отклоняясь от закона Тили Р . Особенности поведения электросопротивления и, в част­ности изменение знака ТКС, при отмеченных температурах иллю­стрируются на рис. 6.34.У аморфных сплавов с высоким сопротивлением, принадлежащихко второй и третьей группам, если при высоких температурах Т >7 З ак .307201> T Sat кристаллизация не происходит, сопротивление имеет тенден­цию к насыщению, отклоняясь от закона ± 7 ’ или ± 7 ’2.

Характеристики

Список файлов книги