Дефекты структуры и физические свойства кристаллов. Семенова Г.В - 8 стр.

     Каждое отдельное механическое колебание данной частоты – фо-
нон – является квантом поля колебаний решетки. В решетке с ангармонич-
ными колебаниями фононы рассеиваются фононами.
     Теплопроводность связана с теплоемкостью тела, средней скоростью
и длиной свободного пробега фонона: χ = 1/3 Cv · v · l. Величина l, а значит
и χ, зависит от температуры, состава и структуры материала. С ростом
температуры величина l уменьшается, достигая своего предельного значе-
ния – межатомного расстояния. Очевидно, что чем сложнее и в химиче-
ском, и в кристаллографическом отношении решетка, тем меньше l, и в
принципе, даже при невысокой температуре длина свободного пробега
фононов близка к размеру элементарной ячейки, и при дальнейшем нагре-
ве не изменяется. Роль дефектов в этом случае невелика.
     Если же химический состав и структура не являются сложными, то
рассеяние фононов на дефектах становится лимитирующим фактором
(при любой температуре). Например, при исследовании системы UO2 – ThO2
установлено, что окисление материала, ведущее к накоплению дефектов со-
гласно процессу ½ О2 (g)→ Oix, приводит к уменьшению χ в четыре раза (а
стехиометрические оксиды урана и тория имеют значения χ, обычные для
кристаллических оксидов).
     Активная роль дефектов как центров рассеяния фононов в ферритах
AIIFe2O4 была доказана экспериментально, причем было показано, что эф-
фективность дефектов оказалась особенно велика при низкой температуре,
а χ может изменяться в 8–9 раз. Легированием ZrO2, приводящим к обра-
зованию 10 % вакансий в анионной подрешетке, можно уменьшить χ в 2–3
раза по сравнению с бездефектными чистыми кристаллами из-за превали-
рующего рассеяния фононов на дефектах.
     Теплопроводность чистых металлов почти полностью определяется
теплопроводностью их электронного газа, поэтому ощутимого влияния


                                     8