Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Радиочастотный размерный эффект при диффузии примесей

Диссертация: Радиочастотный размерный эффект при диффузии примесей
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Измерение поверхностного импеданса чистых металлов в зависимости от магнитного поля позволяет обнаружить вклад в поверхностные токи, вносимый электронами, возвращающимися в скин-слой после движения по орбитам в глубине металла на расстояниях порядка длины свободного пробега электронов. С помощью современной технологии удается получать монокристаллы металлов, для которых длина свободного пробега… Читать ещё >

Содержание

  • Глава I. ВВЕДЕНИЕ
    • I. Радиочастотный размерный эффект типа отсечки
    • 2. Эффективное уменьшение толщины пластины при отсечке электронных траекторий на диффузном слое примесей
    • 3. Краткий обзор экспериментальных методов исследования диффузии в металлах
  • Глава II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕТОДИКА
    • I. Изготовление образцов
    • 2. Измерительная установка
      • 2. 1. Гелиевый прибор
      • 2. 2. Блок-схема измерительной установки
    • 3. Нанесение пленок металлов
    • 4. Диффузионный отжиг образцов
  • Глава III. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИФФУЗИИ ПРИМЕСЕЙ НА ФОРМУ И ПОЛОЖЕНИЕ ЛИНИЙ РАДИОЧАСТОТНОГО РАЗМЕРНОГО ЭФФЕКТА
    • I. Предварительное определение коэффициента диффузии
    • 2. Радиочастотный размерный эффект на ранних стадиях диффузии примесей
      • 2. 1. Влияние диффузии примесей в приповерхностный слой на форму и амплитуду линий РРЭ
      • 2. 2. Диффузия примесей, создающих сверхпроводящий слой с высоким критическим полем, и наблюдение андреевского отражения носителей тока
    • 3. Расчет формы и положения линий РРЭ при диффузии примесей
    • 4. Сравнение экспериментальных и расчетных линий
      • 4. 1. Форма и положение линий РРЭ
      • 4. 2. Определение коэффициента диффузии примесей
  • Глава 17. РАДИОЧАСТОТНЫЙ РАЗМЕРНЫЙ ЭФФЕКТ КАК НОВЫЙ СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИФФУЗИИ В МЕТАЛЛАХ
    • I. Обсуждение результатов по изучению диффузии различных примесей в индии
    • 2. Характеристика нового способа изучения диффузии в металлах

Радиочастотный размерный эффект при диффузии примесей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Измерение поверхностного импеданса чистых металлов в зависимости от магнитного поля позволяет обнаружить вклад в поверхностные токи, вносимый электронами, возвращающимися в скин-слой после движения по орбитам в глубине металла на расстояниях порядка длины свободного пробега электронов. С помощью современной технологии удается получать монокристаллы металлов, для которых длина свободного пробега / достигает при низких температурах величин порядка нескольких миллиметров. В этих условиях при измерении поверхностного импеданса оказывается возможным получать информацию о процессах, происходящих в металле на значительном расстоянии от поверхности, на которую падает радиочастотное излучение. В случае пластин с толщиной с!? ? взаимодействие электронов с противоположной границей образца приводит к появлению ряда радиочастотных размерных эффектов (РРЭ), интенсивно изучавшихся ранее (см., например, /1,2/)Очевидно, однако, что этот метод может быть, в принципе, использован и для изучения взаимодействия электронов с любыми неод-нородностями структуры. Настоящая работа посвящена изучению РРЭ нового типа, возникающего при рассеянии электронов в слое примесей, диффундирующих в образец /3,4,5/. Интерес к его изучению связан с возможностью использования методики РРЭ для изучения процессов диффузии примесей малых концентраций в монокристаллах чистых металлов /6,7/.§ I. Радиочастотный размерный эффект типа отсечки.

— 103 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В настоящей работе экспериментально и теоретически исследован новый тип радиочастотного размерного эффекта, обусловленный отсечкой электронных траекторий в слое примесных атомов, продиф-фундировавших в глубь металлического монокристалла. Основные результаты, полученные в работе, можно сформулировать следующим образом:

1. При выполнении экспериментальной части исследований дальнейшее развитие получил ряд методических приемов. Была разработана и практически осуществлена более простая и доступная по сравнению с известными методика изготовления высококачественных ориентированных монокристаллических образцов чистых металлов. Ее применение позволило одновременно выращивать сразу несколько идентичных образцов, имеющих зеркально-гладкую поверхность. Была разработана также методика нанесения пленок различных металлов на поверхность образца, предварительно очищенную в тлеющем разряде чистого аргона. Очистка поверхности образца непосредственно перед нанесением на нее пленки металла, необходимая для создания хорошего контакта между нанесенной пленкой и образцом, позволила осуществить наблюдение андреевского отражения носителей тока при нанесении пленки сверхпроводящего металла, а также избежать влияния на процесы диффузии посторонних примесей и окисной пленки.

2.В работе был экспериментально обнаружен сдвиг линии РРЭ в большие поля, происходящий вследствие диффузии примесей и эффективного уменьшения толщины образца. Предложен простой и точный способ оценки коэффициента диффузии по величине эффективного уменьшения толщины образца, дающий удовлетворительные результаты даже без подробной информации о форме электронных траекторий и величине эффективного сечения рассеяния электронов на атомах диффундирующих примесей.

3. Для описания изменений формы и положения линии РРЭ, происходящих по мере диффузии примесей, был разработан метод расчета формы и положения линии РРЭ по исходному сигналу РРЭ. Это позволило определять коэффициент диффузии с высокой точностью из сопоставления экспериментально наблюдаемых и расчетных линий.

Способ исследования процесса диффузии с применением методики РРЭ отличается: высокой (порядка нескольких процентов) точно-с ффузиивысокой чувствительностью фузионного отжигаширокой номенклатурой исследуемых веществвозможностью изучать процессы диффузии при низких температурах. Использование для наблюдения РРЭ высококачественных монокристаллических образцов чистых металлов позволяет избежать влияния на процессы диффузии посторонних примесей и межкристаллических границ.

4. В работе показано, что форма линии РРЭ может меняться при проникновении атомов диффундирующего вещества на весьма малые с расстояния порядка 10 см. Этот эффект, связанный с изменением характера рассеяния электронов в приповерхностном слое примесей, позволит оценивать еще более низкие величины коэффициента диффу.

5. В работе был также исследован радиочастотный размерный эффект, обусловленный андреевским отражением носителей тока от границы между нормальной и сверхпроводящей фазами. Граница между нормальной. и сверхпроводящей фазами создавалась при нанесении на поверхность монокристалла индия пленки свинца: диффузия атомов РВ из нанесенной пленки в приповерхностную область приводила к возникновению сверхпроводящего слоя с более высоким, чем у чистого Г/Ь, критическим магнитным полем. Анализ формы и по.

РРЭ. максимальное время дифзии: ложения появившейся после нанесения свинцовой пленки новой линии РРЭ подтверждает правильность предположений Андреева о характере отражения носителей тока от границы между нормальной и сверхпроводящей фазами, происходящего с изменением знака заряда, эффективной массы и вектора скорости. ххх.

Экспериментальные исследования, на основании которых написана настоящая диссертация, были выполнены в Институте физических проблем АН СССР при помощи и содействии всего коллектива сотрудников, которым я приношу сердечную благодарность. Я всегда буду признателен академику П. Л. Капице за предоставленную возможность выполнить работу в Институте. Глубоко благодарен академику А. И. Шальникову за неизменную доброжелательность, внимание и поддержку на протяжении всех лет работы в его лаборатории.

Считаю своим приятным долгом выразить признательность Ю. В. Шарвину за постоянную заботу, полезную критику и деловые советы.

На всех стадиях эта работа подробно обсуждалась с моим учителем и научным руководителем И. П. Крыловым. Я сердечно признателен Игорю Павловичу за кропотливое повседневное руководствоработой, множество ценных замечаний и советов, за обсуждение экспериментов и их критику.

Глубоко признателен научным сотрудникам и товарищам по работе за помощь и дружеское участие, а также сотрудникам механической, радиотехнической, стеклодувной и гелиевой мастерских, обеспечивших проведение экспериментальных исследований.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Э.А., Гантмахер В. Ф. Аномальное проникновение электромагнитного поля в металл и радиочастотные размерные эффекты.-УФН, 1968, т.94, № 2, с.193−241.
  2. Wagner D. K, Bowers R. The radio-frequency size effect: A tool for the investigation of conduction electrons scattering in metals."** Advances Phys., 1978, v.27, N5, p.651−746.
  3. C.B., Крылов И. П. Радиочастотный размерный эффект при рассеянии электронов на границе диффузного слоя примесей. -Письма в ЖЭТФ, 1978, т.28, № 4, с.243−246.
  4. C.B., Крылов И. П. Радиочастотный размерный эффект при диффузии примесей. ЖЭТФ, 1984, т.86, Ш 6, с.2304−2316.
  5. C.B., Крылов И.П. A.c. 697 883 (СССР) Способ измерения коэффициента диффузии в монохфисталлических образцах чистых металлов. Опубл. в Б.И., 1979, № 42.
  6. JPippard A.B. The surfase impedance of superconductors and normal metals at high frequencies. 11 The anomalous skin effect in normal metals. — Proc. Roy, Soc. A, 1947, v. 191, N1026, P. 385−399*
  7. .С. Диффузия в металлах. Москва: Металлургия, 1978, 248 с.
  8. С.Д., Дехтяр И. Я. Диффузия в металлах и сплавах в твердой фазе. Москва: Физматгиз, 1960,564с.
  9. Ю.В., Гантмахер В. Ф. Выращивание металлических монокристаллов в оптически полированных формах. ПТЭ, 1963, № 6, с.165−167.
  10. Г. В., Эльз И. Справочное руководство по гальванотехнике. Часть Ш. Москва: Металлургия, 1972, 424 с.
  11. .Н., Дукин В. В. Влияние примесей на остаточное электросопротивление индия и галлия. ФНТ, 1976, т.2, № I, с.105−122.
  12. Вол А.Е., Каган И. К. Строение и свойства двойных металлических систем. т.З. Москва: Наука, 1976, 814 с.
  13. Мак-Дцамс В. Х. Теплопередача. Москва: Металлургия, 1961,686 с.
  14. De Groot D.G., Hoff A.B.M., Rijsenbrij D.B.B., van Weeren J.H.P.
  15. A KKRZ calculation on indium: 11 The Fermi surface as determined from radio-frequency size effect measurements.— — J. Fhys. F* Metal Fhys., 1977, v.7, N10, p.2077−2089.
  16. И.П., Гантмахер В. Ф. Радиочастотный размерный эффект на опорной точке в индии. ЖЭТФ, 1966, т.51, $ 3(9), с.740−745.
  17. И.П. Геликоны в монокристаллах индия в промежуточном состоянии. ЖЭТФ, 1976, т.71, $ 4(10), с.1620−1633.
  18. Э.А., Скобов В. Г. Электромагнитные волны в металлах в магнитном поле. УФН, 1966, т.89, Ш 3, с.367−408.
  19. В.Ф. Изучение ферми-поверхности олова методом размерного эффекта. ЖЭТФ, 1963, т.44, № 3, с.811−822.
  20. .Н. Влияние размеров образцов чистых металлов на их электросопротивление. ЖЭТФ, 1962, т.43, № 2(8), с.399−410.
  21. Вол А. Е. Строение и свойства двойных’металлических систем, т.2. Москва: Физматгиз, 1962, 982 с.
  22. В.A., Митряев А. А. Исследование влияния поверхностного рассеяния электронов на радиочастотный размерный эффект в вольфраме. ЖЭТФ, 1979, т.77, В 3(9), с. II67−1173.
  23. И.П., Шарвин Ю. В. Радиочастотный размерный эффект в слое нормального металла, граничащем со сверхпроводящей фазой. ЖЭТФ, 1973, т.64, № 3, с.946−957.
  24. Ю.А., Песчанский В. Г. Высокочастотные эффекты в тонких слоях нормального металла, обусловленные андреевским отражением носителей заряда. ЖЭТФ, 1983, т.85, № 4(10)^ с.1409−1422.
  25. В.Ф., Левиев Г. й., Трунин М. Р. Нелинейные резонансы на скачущих электронных траекториях вблизи поверхности металла. -ЖЭТФ, 1983, т.85, № 4(10), с.1489−1499.
  26. А.Ф. Теплопроводность промежуточного состояния сверх- • проводников. ЖЭТФ, 1964, т.46, № 5, с.1823−1828.
  27. Noto K., Muto Y., Fukuroi X. Second—kind superconductivity of indium-lead alloys. —J.Phys.Soc.Jap. 1966, v.21,N11,p.2122−213 140*. Chambers R.G. The kinetic formulation of conduction problems.— — Proc.Phys.Soc. A., 1952, v.65,N6,p.458−459.
  28. Э.А. К теории гальваномагнитных ж термомагнитных эффектов в металлических пленках. ЖЭТФ, 1958, т.34, J& 3, — но с.658−669.
  29. .С., Бокштейн С. З., Жуховщкий А. А. Термодинамика и кинетика диффузии в твердых телах. Москва: Металлургия, 1974, 280 с.
  30. Anthony T.R., Turnbull D. On the theory of interstitial solution of the noble metals in lead, tin, thallium, indium and cadmium.— Appl.Phys.Lett., 1966, v.8, N5, p.120−121.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!