Модели эффекта дальнодействия
Модель эффекта дальнодействия, предложенная в [1], заключается в том, что диэлектрический слой играет в нем важную роль. Естественный окисел представляет собой совокупность беспорядочно ориентированных блоков (в целом это аморфное вещество), каждый из которых обладает пьезоэлектрическими свойствами, т.е. способностью испытывать деформацию под воздействием электрического поля. При прохождении через ЕО фотонов или ионов происходит перераспределение электронов в блоках. Это создает электрическое поле и деформацию блоков, вследствие пьезоэлектрического эффекта. Накопление зарядов на гранях блоков в конце концов приводит к разряду, при этом поле и деформация исчезают. Далее все повторяется. Это иллюстрирует рис.1.
(а)
(б)
Рис.1. Модель перераспределения электронов в ЕО (а) и возникновение пульсирующих механических напряжений, связанных с пьезоэффектом (б)
(1 – ловушки электронов, 2- ловушки дырок, 3 – электрическое поле).
Таким образом, возникает пульсирующая деформация блоков. Далее она распространяется в кристалл в виде гиперзвуковых волн. В работе [29] приводятся аргументы в пользу того, что гиперзвуковые волны в кристалле распространяются преимущественно вдоль дислокаций. При этом они взаимодействуют с точечными дефектами (ТД), находящимися в окрестности дислокаций (атомосферах Коттрелла), «выталкивая» ТД из атмосфер и насыщая объем. В результате торможения дислокаций, возникающих при вдавливании индентера при измерении микротвердости, последняя возрастает. Данная модель ЭД изображена на рис.2.
Рис. 2. Модель эффекта дальнодействия.
Штриховые линии обозначают линейные дислокации, точками обозначены ТД в атмосферах Котрелла, дугами обозначены гиперзвуковые волны.
Рассмотрим подробнее механизм распространения гиперзвуковых волн по дислокациям [29], который может обеспечить передачу энергии упругого возбуждения к обратной стороне образца с сохранением высокой плотности энергии в упругой волне. В основе этого механизма лежит идея о волноводном эффекте линейных дислокаций при распространении гиперзвуковых волн. Дело в том, что в окрестности дислокаций плотность вещества понижена относительно плотности в объеме. Поэтому скорость звука в окрестности дислокации ниже, чем в объеме. В лучевой модели распространении волн используется понятие траектории. Расчет по этой модели показывает, что приблизительно 10-3 от всей энергии, генерированной в ЕО в виде сферически расходящейся волны захватывается дислокациями. Доля интенсивности волны, доходящей до задней границы образца, на 5-6 порядков больше, чем без волноводного эффекта. Подчеркнем, что эффект «выталкивания» ТД в этом случаи усиливается благодаря тому, что волна, идущая в волноводе, постоянно движется через область занятую дефектами атмосферы Котрелла.
1.3. Метод микротвердости, как способ регистрации эффекта дальнодействия
До сих пор основным методом, применяемым для изучения ЭД, был (и пока остается) метод микротвердости. Эта одна из важнейших характеристик твердого тела, которая характеризует его механические свойства. Эта величина не является строгой константой, она чувствительна к различным факторам, связанным с энергией кристаллической решетки. Микротвердость может быть измерена, в частности, с помощью прибора ПМТ-3. Данный прибор имеет алмазную пирамидку (индентер), которая под действием нагрузки вдавливается в поверхность образца. В результате вдавливания на поверхности образца остается отпечаток, размер которого определяется величиной нагрузки и микротвердостью.
Метод микротвердости является простым и универсальным, он удобен тем, что чувствителен к любым изменениям реальной структуры твердого тела. Например, в монокристаллах типа кремния микротвердость зависит от концентрации дефектов, способных служить стопорами для движения дислокаций. Таким образом, образцы с повышенным содержанием дефектов окажутся более подверженными изменению микротвердости.
Из выше сказанного следует, что важным параметром, определяющим параметр микротвердость, является дефекты, сосредоточенные в атмосферах Коттрелла дислокаций.