Спосіб визначення зміни внесків структурного та температурного розупорядкування в урбахівську енергію твердого кристалічного тіла при фазовому переході другого роду

Спосіб визначення зміни внесків структурного та температурного розупорядкування в урбахівську енергію твердого кристалічного тіла при фазовому переході другого роду, що включає визначення внесків температурного та стр уктурного розупорядкування шляхом температурних досліджень краю оптичного поглинання твердих тіл, який відрізняється тим, що додатково визначають урбахівську енергію EU та, ви ходячи з неперервності значень урбахівської енергії у низькоенергетичній фазі (EU )L та високотемпературній 2 3 25921 4 та урбахівська енергія. æ ö EU (T, X) = Kç u 2 + u 2 ÷ , Завданням корисної моделі є створення споç ÷ è T Xø (2) собу визначення зміни внесків структурного та температурного розупорядкування в урбахівську де К - константа, u 2 та u 2 - середньокваенергію твердого тіла при фазовому переході друT X гого роду, який дозволяв би ефективно та надійно дратичні відхилення (зміщення) атомів від їх ріввизначати зміни внесків структурного та темперановажних позицій, викликані відповідно температурного розупорядкування в урбахівську енергію турним та структурним розупорядкуванням твердого тіла при фазовому переході другого рокристалічної ґратки. Оскільки зміщення атомів від ду. рівноважних позицій веде до зміни електричного Поставлене завдання досягається таким чипотенціалу кристалічної ґратки, то формулу (2) ном, що запропоновано спосіб визначення зміни записують як внесків структурного та температурного розупоряEU = k 0 æ W 2 + W 2 ö = (EU )T + (EU )X , дкування в урбахі вську енергію твердого кристаліç T ÷ Xø è (3) чного тіла при фазовому переході другого роду, 2 та W 2 – середньоквадраякий включає визначення внесків температурного де k0 - константа, WT X та структурного розупорядкування шляхом темпетичні відхилення від електричного потенціалу ідературних досліджень краю оптичного поглинання ально впорядкованої структури, викликані відповітвердих тіл, який відрізняється тим, що додатково дно температурним та структурним визначають урбахівську енергію ЕU та, виходячи з розупорядкуванням, а внески температурного неперевності значень урбахівської енергії у низь(EU)T та структурного (EU)X розупорядкування в коенергетичній фазі (ЕU)L та високотемпературній урбахівську енергію вважаються незалежними, фазі (ЕU)H при температурі фазового переходу еквівалентними та адитивними. Температурне другого роду Т=Тc, знаходять зміни внесків темперозупорядкування в твердих тілах виникає за раратурного D(EU)T та структурного D(EU)X розупоряхунок теплових коливань ґратки, що веде до роздкування за отриманими при описі температурної миття краю поглинання за рахунок електрон (ексизалежності ЕU параметрами ЕU0, ЕU1 та температон)-фононної взаємодії. Структурне турою Ейнштейна qE розупорядкування за своєю природою може бути D(EU)T = - D (EU)X, власним (викликаним внутрішніми дефектами структури, наприклад, вакансіями чи дислокаціями) та індукованим (викликаним такими зовнішніми чинниками, як відхилення від стехіометрії, легування, іонна імплантація, гідрогенізація і т.д.). Найбільш близьким до запропонованого способу визначення зміни внесків структурного та температурного розупорядкування в урбахівську енергію твердого тіла при фазовому переході другого роду є метод, який полягає у визначенні внесків температурного та стр уктурного розупорядкування шляхом температурних досліджень краю оптичного поглинання та послідуючого використання моделі Ейнштейна для опису температурної залежності ЕU [3]. Згідно цього методу урбахівська енергія ЕU в моделі Ейнштейна описується за допомогою співвідношення [3]: é ù 1 EU = EU0 + EU1ê ú, ë exp (qE / T ) - 1û (4) де EU0 та EU1 - деякі постійні величини, qE - температура Ейнштейна, яка відповідає усередненій частоті фононних збуджень системи невзаємодіючих осциляторів. За отриманими при описі експериментальної залежності ЕU(Т) параметрами EU0, EU1 та qE за допомогою співвідношень (3) і (4) знаходять внески температурного (EU)T та структурного (EU)X розупорядкування в урбахівську енергію. Недоліком цього методу є те, що він був розроблений для опису твердотільних систем, в яких не відбуваються фазові переходи, і в такому вигляді не може бути застосований для опису твердотільних кристалічних об'єктів, в яких реалізуються фазові переходи другого роду, що супроводжуються відповідними структурними змінами, а також неперервними змінами таких енергетичних параметрів як ширина забороненої зони D(EU)T = EH1 U æ qH / T ö - 1 exp ç E c ÷ è ø EL 1 U , expæ qL / Tc ö - 1 ç E ÷ è ø D(EU)X = EH0 - EL 0, U U (5) де EH1 - значення параметра EU1 у високоU температурній фазі; EL 1 - значення параметра EU1 у низькотемU пературній фазі; EH0 - значення параметра EU0 у високотемU пературній фазі; EL 0 - значення параметра EU0 у низькотемU пературній фазі. qH - значення температури Ейнштейна qE у E високотемпературній фазі; qL - значення температури Ейнштейна qE у E низькотемпературній фазі. Запропонований спосіб визначення зміни внесків структурного та температурного розупорядкування в урбахівську енергію твердого тіла при фазовому переході другого роду, у порівнянні зі способом-прототипом, дозволяє надійно та ефективно визначати зміни внесків структурного та температурного розупорядкування в урбахівську енергію твердого тіла при фазовому переході дру 5 25921 6 гого роду шляхом температурних досліджень краю раметри ЕU0, EU1 та q E, що описують температурні оптичного поглинання. залежності урбахівської енергії. Так, у низькотемСпосіб здійснюється наступним чином: спектпературній фазі (ТТС) раховують урбахівську енергію ЕU, а її температуH H 94.0меВ, q= 1118K . Це, у H EU0 47.0меВ, EU1 = = рну залежність апроксимують співвідношенням (4) E і за допомогою формул (5) визначають зміни внессвою чергу, приводить до зміни внесків темпераків температурного D(EU)T та стр уктурного D(EU)X турного D(EU)T та структурного D(EU)X розупорядрозупорядкування. кування в урбахівську енергію при фазовому переПриклад конкретного використання запропоході другого роду, які складають нованого способу. D(EU)X=D(EU)T=28,6меВ. За допомогою запропонованого способу виКорисна модель може бути використана у наузначено зміни внесків температурного D(EU)T та ково-дослідних лабораторіях при оптичних досліструктурного D(EU)X розупорядкування в урбахівсьдженнях фазових переходів в твердих тілах з меку енергію сегнетоелектричного кристала Sn2P2S6 тою їх використання у ролі функціональних при фазовому переході другого роду. Спектральні елементів для оптоелектроніки. залежності коефіцієнтів пропускання Т та відбивДжерела інформації: ної здатності r досліджувалися за допомогою ґрат1. Kurik M.V. Urbach rule (Review) // Phys. Stat. кового монохроматора МДР-3, а значення коефіціSol. (a). - 1971. - Vol.8, №1.. p.9-30. єнтів поглинання a розраховувалися за формулою 2. Cody G.D., Tiedje Т., Abeles В., Brooks В., Goldstein Y. Disorder and the optical-absorption edge é ù 1 (1- r )2 + (1- r )4 + 4T 2r 2 ú of hydrogenated amorphus silicon // Phys. Rev. Lett. a = lnê ú, 1981. - Vol.47, №20. - P.1480-1483. d ê 2T ê ú ë û (6) 3. Yang Z., Homewood K.P., Finney M.S., Harry де d - товщина зразка. Потім розраховувалися M.A., Reeson K.J. Optical absorption study of ion значення урбахівської енергії, температурну залеbeam synthesized polycrystalline semiconducting жність якої наведено на Фіг.1. Видно, що при фаFeSi2 // J. Appl. Ph ys. - 1995. - Vol.78, №3. - P. 1958зовому переході другого роду, який реалізується в 1963, - прототип. кристалі Sn2P2S6 при Tс=337К, зазнають зміни па Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601