Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть II. Вторичные процессы. Васильев А.Н - 185 стр.

UptoLike

Ñëó ÷àé (iv) èç ïðè âå äåí íîé âûøå êëàñ ñè ôè êà öèè ðå à ëè -
çó åò ñÿ, åñëè ïðè ìå ñè îá ðà çó þò óðîâ íè íàä ïî òîë êîì îñ òîâ íîé
çîíû. Èìå þò ñÿ äâå âîç ìîæ íî ñòè ñî çäà íèÿ äû ðîê íà ýòèõ
óðîâ íÿõ: ïðÿ ìàÿ èîíè çà öèÿ âîç áóæ äà þ ùèì èç ëó ÷å íè åì (âå -
ðî ÿò íîñòü ïðî ïîð öè î íà ëü íà êîí öåí ò ðà öèè öåí ò ðîâ) è çà õâàò
äû ðîê èç îñ òîâ íîé çîíû â ïðî öåñ ñå òåð ìà ëè çà öèè. Ïåð âàÿ
âîç ìîæ íîñòü èìå åò îò íî ñè òå ëü íî ìà ëóþ âå ðî ÿò íîñòü, ïî ñêî -
ëü êó åå âå ðî ÿò íîñòü ïðî ïîð öè î íà ëü íà êîí öåí ò ðà öèè ïðè ìå ñè
áåç êà êèõ-ëè áî äî ïîë íè òå ëü íûõ áî ëü øèõ ìíî æè òå ëåé, â òî
âðåìÿ êàê âå ðî ÿò íîñòü çà õâà òà ïðî ïîð öè î íà ëü íà îáú å ìó ñôå -
ðû çà õâà òà, êî òî ðàÿ ìî æåò áûòü áî ëü øîé. Çà õâàò èã ðà åò ñó -
ùå ñò âåí íóþ ðîëü â êè íå òè êå îñ òîâ íûõ äû ðîê. Ýòîò çà õâàò
ïðî ÿâ ëÿ åò ñÿ â ñäâè ãå ñïåê ò ðà êðîñ ñëþ ìè íåñ öåí öèè êàê öå ëî -
ãî â ñòî ðî íó ìå íü øèõ ýíåð ãèé, ïî ñêî ëü êó ïðè ýòîì ðå êîì áè -
íà öèÿ ïðî èñ õî äèò íå ñ äûð êà ìè íà ïî òîë êå îñ òîâ íîé çîíû
îñíîâ íî ãî êðè ñ òàë ëà, à ñ äûð êà ìè íà ïðè ìåñ íûõ óðîâ íÿõ, íà -
õî äÿ ùèõ ñÿ íàä îñ òîâ íîé çî íîé.
Ïðî öåññ çà õâà òà íà ïðè ìåñ íûå îñ òîâ íûå óðîâ íè ÿâ ëÿ åò ñÿ
äèô ôó çè îí íî-êîí ò ðî ëè ðó å ìûì, ïî ý òî ìó, ñî ãëàñ íî ñêà çàí íî -
ìó âûøå, âå ðî ÿò íîñòü çà õâà òà çà âðåìÿ æèç íè îñ òîâ íîé äûð -
êè
t
ðàâ íà
4
2
pL R n
t i
, ãäå
R
t
ðà äè óñ çà õâà òà. Äëÿ íå çà ðÿ -
æåí íûõ ïðè ìå ñåé
R
t
ïî ðÿä êà ìå æà òîì íî ãî ðàñ ñòî ÿ íèÿ
a
. Äëÿ
îò ðè öà òå ëü íî çà ðÿ æåí íûõ ïðè ìå ñåé
R
t
ïî ðÿä êà ðà äè ó ñà Îí -
ñà ãå ðà
Ze k T
B
2
e
¥
ðà äè ó ñà âçàè ìî äåé ñò âèÿ, ïðè êî òî ðîì
êè íå òè ÷å ñêàÿ ýíåð ãèÿ ÷à ñ òè öû ðàâ íà ïî òåí öè à ëü íîé (
Ze
ýô ôåê òèâ íûé çà ðÿä ïðè ìå ñè,
e
¥
âû ñî êî ÷à ñ òîò íàÿ äè ý ëåê -
ò ðè ÷å ñêàÿ ïðî íè öà å ìîñòü). Äëÿ òà êèõ ïðè ìå ñåé
R
t
ìî æåò
áûòü çíà ÷è òå ëü íûì.  ñâÿ çè ñ ýòèì îáú åì ýô ôåê òèâ íî ãî âçàè -
ìî äåé ñò âèÿ ñ ïðè ìå ñüþ ìî æåò áûòü äî âî ëü íî áî ëü øèì è äàæå
äëÿ ìà ëûõ êîí öåí ò ðà öèé
n L R
i t
~ ( )1 4
2
p
êàæ äàÿ îñ òîâ íàÿ
äûð êà áó äåò çà õâà ÷å íà ïðè ìå ñüþ. Äàí íûé ýô ôåêò ñó ùå ñò âåí -
íî çà âè ñèò îò êî ýô ôè öè åí òà äèô ôó çèè
D
, ïî ý òî ìó èí ôîð ìà -
öèÿ î äèô ôó çèè îñ òîâ íûõ äû ðîê ìî æåò áûòü ïî ëó ÷å íà èç èñ -
ñëå äî âà íèÿ êðîñ ñëþ ìè íåñ öåí öèè ñå ðèè îá ðàç öîâ ñ èç ìå íÿ þ -
ùåé ñÿ êîí öåí ò ðà öèåé ïðè ìå ñåé äàí íî ãî òèïà.
 ðà áî òå [79] ïî êà çà íî, ÷òî ìà ëûå êîí öåí ò ðà öèè ïðè ìå ñè
(íà ïðè ìåð, Cs â Kcl è RbCl) ïðè âî äÿò ê ïî ÿâ ëå íèþ ñïåê ò ðà
êðîñ ñëþ ìè íåñ öåí öèè, ïðàê òè ÷å ñêè ïî äîá íî ìó ÷èñ òî ìó CsCl.
Ïî ñëåä íèé (v) èç ïå ðå ÷èñ ëåí íûõ âûøå ñëó ÷à åâ ïðè âî äèò
ëèøü ê ïî ÿâ ëå íèþ äî ïîë íè òå ëü íûõ ïî ëîñ â êðîñ ñëþ ìè íåñ -
öåí öèè ñî ñòî ðî íû íèç êèõ ýíåð ãèé (â ñëó ÷àå, êîã äà
185
     Ñëó÷àé (iv) èç ïðèâåäåííîé âûøå êëàññèôèêàöèè ðåàëè-
çóåòñÿ, åñëè ïðèìåñè îáðàçóþò óðîâíè íàä ïîòîëêîì îñòîâíîé
çîíû. Èìåþòñÿ äâå âîçìîæíîñòè ñîçäàíèÿ äûðîê íà ýòèõ
óðîâíÿõ: ïðÿìàÿ èîíèçàöèÿ âîçáóæäàþùèì èçëó÷åíèåì (âå-
ðîÿòíîñòü ïðîïîðöèîíàëüíà êîíöåíòðàöèè öåíòðîâ) è çàõâàò
äûðîê èç îñòîâíîé çîíû â ïðîöåññå òåðìàëèçàöèè. Ïåðâàÿ
âîçìîæíîñòü èìååò îòíîñèòåëüíî ìàëóþ âåðîÿòíîñòü, ïîñêî-
ëüêó åå âåðîÿòíîñòü ïðîïîðöèîíàëüíà êîíöåíòðàöèè ïðèìåñè
áåç êàêèõ-ëèáî äîïîëíèòåëüíûõ áîëüøèõ ìíîæèòåëåé, â òî
âðåìÿ êàê âåðîÿòíîñòü çàõâàòà ïðîïîðöèîíàëüíà îáúåìó ñôå-
ðû çàõâàòà, êîòîðàÿ ìîæåò áûòü áîëüøîé. Çàõâàò èãðàåò ñó-
ùåñòâåííóþ ðîëü â êèíåòèêå îñòîâíûõ äûðîê. Ýòîò çàõâàò
ïðîÿâëÿåòñÿ â ñäâèãå ñïåêòðà êðîññëþìèíåñöåíöèè êàê öåëî-
ãî â ñòîðîíó ìåíüøèõ ýíåðãèé, ïîñêîëüêó ïðè ýòîì ðåêîìáè-
íàöèÿ ïðîèñõîäèò íå ñ äûðêàìè íà ïîòîëêå îñòîâíîé çîíû
îñíîâíîãî êðèñòàëëà, à ñ äûðêàìè íà ïðèìåñíûõ óðîâíÿõ, íà-
õîäÿùèõñÿ íàä îñòîâíîé çîíîé.
     Ïðîöåññ çàõâàòà íà ïðèìåñíûå îñòîâíûå óðîâíè ÿâëÿåòñÿ
äèôôóçèîííî-êîíòðîëèðóåìûì, ïîýòîìó, ñîãëàñíî ñêàçàííî-
ìó âûøå, âåðîÿòíîñòü çàõâàòà çà âðåìÿ æèçíè îñòîâíîé äûð-
êè t ðàâíà 4pL2 Rt ni , ãäå Rt — ðàäèóñ çàõâàòà. Äëÿ íåçàðÿ-
æåííûõ ïðèìåñåé Rt ïîðÿäêà ìåæàòîìíîãî ðàññòîÿíèÿ a. Äëÿ
îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûõ ïðèìåñåé Rt ïîðÿäêà ðàäèóñà Îí-
ñàãåðà Ze 2 e ¥ k B T — ðàäèóñà âçàèìîäåéñòâèÿ, ïðè êîòîðîì
êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ ÷àñòèöû ðàâíà ïîòåíöèàëüíîé (Ze —
ýôôåêòèâíûé çàðÿä ïðèìåñè, e ¥ — âûñîêî÷àñòîòíàÿ äèýëåê-
òðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü). Äëÿ òàêèõ ïðèìåñåé Rt ìîæåò
áûòü çíà÷èòåëüíûì.  ñâÿçè ñ ýòèì îáúåì ýôôåêòèâíîãî âçàè-
ìîäåéñòâèÿ ñ ïðèìåñüþ ìîæåò áûòü äîâîëüíî áîëüøèì è äàæå
äëÿ ìàëûõ êîíöåíòðàöèé ni ~ 1 (4pL2 Rt ) êàæäàÿ îñòîâíàÿ
äûðêà áóäåò çàõâà÷åíà ïðèìåñüþ. Äàííûé ýôôåêò ñóùåñòâåí-
íî çàâèñèò îò êîýôôèöèåíòà äèôôóçèè D, ïîýòîìó èíôîðìà-
öèÿ î äèôôóçèè îñòîâíûõ äûðîê ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà èç èñ-
ñëåäîâàíèÿ êðîññëþìèíåñöåíöèè ñåðèè îáðàçöîâ ñ èçìåíÿþ-
ùåéñÿ êîíöåíòðàöèåé ïðèìåñåé äàííîãî òèïà.
     Â ðàáîòå [79] ïîêàçàíî, ÷òî ìàëûå êîíöåíòðàöèè ïðèìåñè
(íàïðèìåð, Cs â Kcl è RbCl) ïðèâîäÿò ê ïîÿâëåíèþ ñïåêòðà
êðîññëþìèíåñöåíöèè, ïðàêòè÷åñêè ïîäîáíîìó ÷èñòîìó CsCl.
     Ïîñëåäíèé (v) èç ïåðå÷èñëåííûõ âûøå ñëó÷àåâ ïðèâîäèò
ëèøü ê ïîÿâëåíèþ äîïîëíèòåëüíûõ ïîëîñ â êðîññëþìèíåñ-
öåí öèè ñî ñòî ðî íû íèç êèõ ýíåð ãèé (â ñëó ÷àå, êîã äà
                            185