Динамика фазового перехода диэлектрик–проводник, инициированного высоким давлением в галогенидах аммония
Проведено сравнительное исследование влияния высоких давлений (15–50 ГПа) на проводимость галогенидов аммония NH₄X (X = F, Cl, Br) при температурах 77 К и выше. Обнаружен фазовый переход, возникающий под действием высокого давления, который проявляется в резком (скачкообразном) изменении сопротив...
Збережено в:
| Дата: | 2004 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2004
|
| Назва видання: | Физика низких температур |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/120341 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Динамика фазового перехода диэлектрик–проводник, инициированного высоким давлением в галогенидах аммония / Г.В. Тихомирова, А.Н. Бабушкин // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 11. — С. 1219–1224. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-120341 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1203412017-06-12T03:05:14Z Динамика фазового перехода диэлектрик–проводник, инициированного высоким давлением в галогенидах аммония Тихомирова, Г.В. Бабушкин, А.Н. Фазовые переходы и структура полупроводниковых соединений Проведено сравнительное исследование влияния высоких давлений (15–50 ГПа) на проводимость галогенидов аммония NH₄X (X = F, Cl, Br) при температурах 77 К и выше. Обнаружен фазовый переход, возникающий под действием высокого давления, который проявляется в резком (скачкообразном) изменении сопротивления на несколько (более трех) порядков и сопровождается гистерезисом, характерным для фазовых переходов I рода. Значения давления Pc1 коррелируют с плотностью материала и составляют приблизительно 40, 27 и 15 ГПа для NH₄F, NH₄Cl и NH₄Br соответственно. Времена релаксации сопротивления сильно зависят от давления: в области перехода время релаксации значительно увеличивается (от нескольких часов до суток). При давлениях, значительно выше Pc1, оно составляет несколько минут. Проведено порівняльне дослідження впливу високих тисків (15–50 ГПа) на провідність галоген ідів амонію NH₄X (X = F, Cl, Br) при температурах 77 K і вище. Виявлено фазовий перех ід, який виникає під дією високого тиску, що виявляється в різкій (стрибкоподібній) зміні опору на декілька (більш трьох) порядків і супроводжується гістерезисом, характерним для фазових переходів I роду. Значення тиску Pc1 корелюють із щільністю матеріалу і складають приблизно 40, 27 і 15 ГПа для NH₄F, NH₄Cl і NH₄Br відповідно. Часи релаксації опору сильно залежать від тиску: в області переходу час релаксації значно збільшується (від декількох годин до доби). При тисках, значно вище Pc1, воно складає кілька хвилин. Comparative studies of the effect of high pressures on the conductivity of ammonium halides NH₄X (X = F, Cl, Br) at temperatures above 77 K are presented. High-pressure phase transitions are observed which make themselves evident in a sharp change of the conductivity by several orders of magnitude at some critical pressures Pc and a hysteresis typical of the I kind phase transitions. The Pc1 values correlate with the material density being approximately 40, 27 and 15 GPa for NH₄F, NH₄Cl and NH₄Br, respectively. The relaxation times of the conductivity with varying pressure are estimated. It is found that the relaxation times at pressures close to the critical ones are much larger (hours to days) than at P > Pc1 (minutes). 2004 Article Динамика фазового перехода диэлектрик–проводник, инициированного высоким давлением в галогенидах аммония / Г.В. Тихомирова, А.Н. Бабушкин // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 11. — С. 1219–1224. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 81.40.Vw, 72.80.–r, 72.60.+g http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/120341 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Фазовые переходы и структура полупроводниковых соединений Фазовые переходы и структура полупроводниковых соединений |
| spellingShingle |
Фазовые переходы и структура полупроводниковых соединений Фазовые переходы и структура полупроводниковых соединений Тихомирова, Г.В. Бабушкин, А.Н. Динамика фазового перехода диэлектрик–проводник, инициированного высоким давлением в галогенидах аммония Физика низких температур |
| description |
Проведено сравнительное исследование влияния высоких давлений (15–50 ГПа) на проводимость
галогенидов аммония NH₄X (X = F, Cl, Br) при температурах 77 К и выше. Обнаружен
фазовый переход, возникающий под действием высокого давления, который проявляется в
резком (скачкообразном) изменении сопротивления на несколько (более трех) порядков и сопровождается
гистерезисом, характерным для фазовых переходов I рода. Значения давления
Pc1 коррелируют с плотностью материала и составляют приблизительно 40, 27 и 15 ГПа для
NH₄F, NH₄Cl и NH₄Br соответственно. Времена релаксации сопротивления сильно зависят от
давления: в области перехода время релаксации значительно увеличивается (от нескольких часов
до суток). При давлениях, значительно выше Pc1, оно составляет несколько минут. |
| format |
Article |
| author |
Тихомирова, Г.В. Бабушкин, А.Н. |
| author_facet |
Тихомирова, Г.В. Бабушкин, А.Н. |
| author_sort |
Тихомирова, Г.В. |
| title |
Динамика фазового перехода диэлектрик–проводник, инициированного высоким давлением в галогенидах аммония |
| title_short |
Динамика фазового перехода диэлектрик–проводник, инициированного высоким давлением в галогенидах аммония |
| title_full |
Динамика фазового перехода диэлектрик–проводник, инициированного высоким давлением в галогенидах аммония |
| title_fullStr |
Динамика фазового перехода диэлектрик–проводник, инициированного высоким давлением в галогенидах аммония |
| title_full_unstemmed |
Динамика фазового перехода диэлектрик–проводник, инициированного высоким давлением в галогенидах аммония |
| title_sort |
динамика фазового перехода диэлектрик–проводник, инициированного высоким давлением в галогенидах аммония |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2004 |
| topic_facet |
Фазовые переходы и структура полупроводниковых соединений |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/120341 |
| citation_txt |
Динамика фазового перехода диэлектрик–проводник, инициированного высоким давлением в галогенидах аммония / Г.В. Тихомирова, А.Н. Бабушкин // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 11. — С. 1219–1224. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT tihomirovagv dinamikafazovogoperehodadiélektrikprovodnikiniciirovannogovysokimdavleniemvgalogenidahammoniâ AT babuškinan dinamikafazovogoperehodadiélektrikprovodnikiniciirovannogovysokimdavleniemvgalogenidahammoniâ |
| first_indexed |
2025-07-08T17:41:39Z |
| last_indexed |
2025-07-08T17:41:39Z |
| _version_ |
1837101483217125376 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 11, ñ. 1219–1224
Äèíàìèêà ôàçîâîãî ïåðåõîäà äèýëåêòðèê–ïðîâîäíèê,
èíèöèèðîâàííîãî âûñîêèì äàâëåíèåì â ãàëîãåíèäàõ
àììîíèÿ
Ã.Â. Òèõîìèðîâà, À.Í. Áàáóøêèí
Óðàëüñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò èì. À.Ì. Ãîðüêîãî
ïð. Ëåíèíà, 51, ã. Åêàòåðèíáóðã, 620083, Ðîññèÿ
E-mail: Galina.Tikhomirova@usu.ru
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 1 èþíÿ 2004 ã.
Ïðîâåäåíî ñðàâíèòåëüíîå èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ âûñîêèõ äàâëåíèé (15–50 ÃÏà) íà ïðîâî-
äèìîñòü ãàëîãåíèäîâ àììîíèÿ NH4X (X = F, Cl, Br) ïðè òåìïåðàòóðàõ 77 Ê è âûøå. Îáíàðó-
æåí ôàçîâûé ïåðåõîä, âîçíèêàþùèé ïîä äåéñòâèåì âûñîêîãî äàâëåíèÿ, êîòîðûé ïðîÿâëÿåòñÿ â
ðåçêîì (ñêà÷êîîáðàçíîì) èçìåíåíèè ñîïðîòèâëåíèÿ íà íåñêîëüêî (áîëåå òðåõ) ïîðÿäêîâ è ñî-
ïðîâîæäàåòñÿ ãèñòåðåçèñîì, õàðàêòåðíûì äëÿ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ I ðîäà. Çíà÷åíèÿ äàâëåíèÿ
Pc1 êîððåëèðóþò ñ ïëîòíîñòüþ ìàòåðèàëà è ñîñòàâëÿþò ïðèáëèçèòåëüíî 40, 27 è 15 ÃÏà äëÿ
NH4F, NH4Cl è NH4Br ñîîòâåòñòâåííî. Âðåìåíà ðåëàêñàöèè ñîïðîòèâëåíèÿ ñèëüíî çàâèñÿò îò
äàâëåíèÿ: â îáëàñòè ïåðåõîäà âðåìÿ ðåëàêñàöèè çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàåòñÿ (îò íåñêîëüêèõ ÷à-
ñîâ äî ñóòîê). Ïðè äàâëåíèÿõ, çíà÷èòåëüíî âûøå Pc1, îíî ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî ìèíóò.
Ïðîâåäåíî ïîð³âíÿëüíå äîñë³äæåííÿ âïëèâó âèñîêèõ òèñê³â (15–50 ÃÏà) íà ïðîâ³äí³ñòü ãà-
ëîãåí³ä³â àìîí³þ NH4X (X = F, Cl, Br) ïðè òåìïåðàòóðàõ 77 K ³ âèùå. Âèÿâëåíî ôàçîâèé ïå-
ðåõ³ä, ÿêèé âèíèêຠï³ä 䳺þ âèñîêîãî òèñêó, ùî âèÿâëÿºòüñÿ â ð³çê³é (ñòðèáêîïîä³áí³é) çì³í³
îïîðó íà äåê³ëüêà (á³ëüø òðüîõ) ïîðÿäê³â ³ ñóïðîâîäæóºòüñÿ ã³ñòåðåçèñîì, õàðàêòåðíèì äëÿ
ôàçîâèõ ïåðåõîä³â I ðîäó. Çíà÷åííÿ òèñêó Pc1 êîðåëþþòü ³ç ù³ëüí³ñòþ ìàòåð³àëó ³ ñêëàäàþòü
ïðèáëèçíî 40, 27 ³ 15 ÃÏà äëÿ NH4F, NH4Cl ³ NH4Br â³äïîâ³äíî. ×àñè ðåëàêñàö³¿ îïîðó ñèëüíî
çàëåæàòü â³ä òèñêó: â îáëàñò³ ïåðåõîäó ÷àñ ðåëàêñàö³¿ çíà÷íî çá³ëüøóºòüñÿ (â³ä äåê³ëüêîõ ãî-
äèí äî äîáè). Ïðè òèñêàõ, çíà÷íî âèùå Pc1, âîíî ñêëàäຠê³ëüêà õâèëèí.
PACS: 81.40.Vw, 72.80.–r, 72.60.+g
1. Ââåäåíèå
Ãàëîãåíèäû àììîíèÿ ÿâëÿþòñÿ àíàëîãàìè ãàëîãå-
íèäîâ ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ, â êîòîðûõ ïîäðîáíî
èçó÷åíû ñòðóêòóðíûå ïåðåõîäû ïðè âûñîêèõ äàâëå-
íèÿõ, èçìåíåíèÿ ïðè íèõ îïòè÷åñêèõ è ýëåêòðè÷å-
ñêèõ ñâîéñòâ, â òîì ÷èñëå è ïîÿâëåíèå ìåòàëëîïî-
äîáíûõ ñîñòîÿíèé [1–4]. Â ãàëîãåíèäàõ àììîíèÿ
ðîëü ùåëî÷íîãî ìåòàëëà âûïîëíÿåò èîí (NH4)
+.
Ôàçîâàÿ äèàãðàììà ãàëîãåíèäîâ àììîíèÿ ïðåäñòàâ-
ëÿåò ñîáîé óíèêàëüíîå ñî÷åòàíèå êàê ôàç, õàðàêòå-
ðèçóþùèõñÿ äèíàìè÷åñêèì îðèåíòàöèîííûì áåñïî-
ðÿäêîì (ôàçû I è II), òàê è ôàç ñ ðàçëè÷íûìè
òèïàìè îðèåíòàöèîííîãî óïîðÿäî÷åíèÿ èîíîâ àììî-
íèÿ – «àíòèôåððîìàãíèòíûì» (ôàçà III) è «ôåððî-
ìàãíèòíûì» (ôàçà IV). Áîãàòñòâî ôàçîâîé äèàãðàì-
ìû è ðÿä îñîáåííîñòåé îðèåíòàöèîííûõ ôàçîâûõ
ïåðåõîäîâ è äèíàìèêè ðåøåòêè âûçûâàþò èíòåðåñ ê
èçó÷åíèþ ýòèõ ìàòåðèàëîâ (ñì., íàïðèìåð, [5]).
Ñòðóêòóðíûå èññëåäîâàíèÿ ýòèõ ìàòåðèàëîâ ïðî-
âîäèëè ïðè äàâëåíèÿõ äî 9 ÃÏà [6–8]. Èçìåðåíèÿ
ïðîâîäèìîñòè, íàðÿäó ñ äàííûìè ñòðóêòóðíûõ è îï-
òè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé, äàþò èíôîðìàöèþ î âîç-
íèêíîâåíèè è äèíàìèêå ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ, èçìå-
íåíèÿõ ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû. Èçó÷åíèå ÿâëåíèé
ïåðåíîñà ìîæåò äàòü ñóùåñòâåííóþ èíôîðìàöèþ î
êðèòè÷åñêèõ ÿâëåíèÿõ ïðè âûñîêèõ äàâëåíèÿõ
[9,10]. Öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû – ñðàâíèòåëüíîå èñ-
ñëåäîâàíèå âëèÿíèÿ âûñîêèõ äàâëåíèé (15–50 ÃÏà)
íà âåëè÷èíó è âðåìÿ ðåëàêñàöèè ïðîâîäèìîñòè ãà-
ëîãåíèäîâ àììîíèÿ NH4X (X=F, Cl, Br) â èíòåðâà-
ëå òåìïåðàòóð îò 77 Ê.
© Ã.Â. Òèõîìèðîâà, À.Í. Áàáóøêèí, 2004
2. Ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòà
Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëè â êàìåðå âûñîêîãî äàâëå-
íèÿ (ÊÂÄ) ñ àëìàçíûìè íàêîâàëüíÿìè òèïà «çà-
êðóãëåííûé êîíóñ–ïëîñêîñòü», èçãîòîâëåííûìè èç
ñèíòåòè÷åñêèõ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ àëìàçîâ «êàð-
áîíàäî» [11,12]. Ýòè íàêîâàëüíè õîðîøî ïðîâîäÿò
ýëåêòðè÷åñêèé òîê è ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â êà-
÷åñòâå ýëåêòðè÷åñêèõ êîíòàêòîâ ê îáðàçöó. Ñîïðî-
òèâëåíèå êîðîòêîçàìêíóòûõ íàêîâàëåí ñîñòàâëÿåò
7–12 Îì è ñëàáî èçìåíÿåòñÿ ñ òåìïåðàòóðîé. Ìåòîä
îöåíêè äàâëåíèé ñ èñïîëüçîâàíèåì äàííûõ î ìåõà-
íè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ ñæèìàåìîãî ìàòåðèàëà, àëìàçà
è ãåîìåòðèè íàêîâàëåí îïðîáîâàí íà çíà÷èòåëüíîé
ãðóïïå ìàòåðèàëîâ â øèðîêîì äèàïàçîíå òåìïåðà-
òóð è äàâëåíèé è îïèñàí â [3,4,13,14]. Èñïîëüçóå-
ìàÿ ìåòîäèêà ïîçâîëÿåò èçó÷àòü îäèí è òîò æå îáðà-
çåö ïðè ïîñëåäîâàòåëüíîì óâåëè÷åíèè è ñíèæåíèè
äàâëåíèÿ, à òàêæå âûäåðæèâàòü åãî ïîä íàãðóçêîé
äëèòåëüíîå âðåìÿ. Èññëåäîâàííûå îáðàçöû, ïîëó-
÷åííûå ñæàòèåì â ÊÂÄ, èìåëè äèàìåòð �0,2 ìì è
òîëùèíó 10–30 ìêì. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëè â ëèíåé-
íîé ÷àñòè âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè. Íàïðÿ-
æåíèå íà îáðàçöàõ äëÿ èñêëþ÷åíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî
ïðîáîÿ íå ïðåâûøàëî 10 ìÂ.  ñâÿçè ñ òåì, ÷òî ñîá-
ñòâåííîå ñîïðîòèâëåíèå èçìåðèòåëüíîé ñõåìû áûëî
îêîëî 100 ÌÎì, èçìåðÿëè îáðàçöû, ñîïðîòèâëåíèå
êîòîðûõ íå ïðåâûøàëî 10 ÌÎì. Òåìïåðàòóðó ÊÂÄ
ðåãèñòðèðîâàëè òåðìîïàðîé ìåäü-êîíñòàíòàí.
3. Îáùèå çàêîíîìåðíîñòè ïîâåäåíèÿ
ñîïðîòèâëåíèÿ ãàëîãåíèäîâ àììîíèÿ
ïîä äåéñòâèåì âûñîêèõ äàâëåíèé
Âî âñåõ èññëåäîâàííûõ ãàëîãåíèäàõ àììîíèÿ
íàáëþäàåòñÿ ãèñòåðåçèñ ñîïðîòèâëåíèÿ â çàâèñèìî-
ñòè îò äàâëåíèÿ (ðèñ. 1). Ïðè íèçêèõ äàâëåíèÿõ ñî-
ïðîòèâëåíèå èññëåäîâàííûõ ìàòåðèàëîâ ïðåâûøàåò
10 ÌÎì. Ïðè íåêîòîðîì êðèòè÷åñêîì äàâëåíèè Pc2
ñîïðîòèâëåíèå èññëåäîâàííûõ ãàëîãåíèäîâ àììî-
íèÿ ðåçêî (ñêà÷êîì) óìåíüøàåòñÿ. Ïðè ïîñëåäóþ-
ùåì óìåíüøåíèè äàâëåíèÿ íàáëþäàåòñÿ îáðàòíûé
ïåðåõîä â ñîñòîÿíèå ñ âûñîêèì ñîïðîòèâëåíèåì ïðè
êðèòè÷åñêîì äàâëåíèè Pc1 < Pc2. (Àíàëîãè÷íûé
ðåçêèé (ñêà÷êîîáðàçíûé) ïåðåõîä íàáëþäàåòñÿ íà
òåìïåðàòóðíûõ çàâèñèìîñòÿõ ñîïðîòèâëåíèÿ R ïðè
äàâëåíèÿõ âáëèçè êðèòè÷åñêîãî (ðèñ. 2).) Ãèñòåðå-
çèñ íàáëþäàåòñÿ òàêæå íà òåìïåðàòóðíûõ çàâèñèìî-
ñòÿõ ñîïðîòèâëåíèÿ. Âåëè÷èíà ïåòëè áàðè÷åñêîãî è
òåìïåðàòóðíîãî ãèñòåðåçèñîâ ñîïðîòèâëåíèÿ óìåíü-
øàåòñÿ ñ ðîñòîì ÷èñëà öèêëîâ ïðèëîæåíèÿ è ñíÿòèÿ
äàâëåíèÿ è/èëè äëèòåëüíîñòè âûäåðæêè ïîä äàâëå-
íèåì. Ýòî ïîêàçûâàåò, ÷òî äëÿ äîñòèæåíèÿ ñòàáèëü-
íîãî ñîñòîÿíèÿ èçó÷àåìûõ ãàëîãåíèäîâ àììîíèÿ
íåîáõîäèìà äîñòàòî÷íî äëèòåëüíàÿ îáðàáîòêà âûñî-
êèì äàâëåíèåì, ïðè÷åì èíîãäà ñòàòè÷åñêîé âûäåðæ-
êè ïðè ôèêñèðîâàííîì äàâëåíèè îêàçûâàåòñÿ
íåäîñòàòî÷íî è òðåáóåòñÿ íåñêîëüêî ïîñëåäîâàòåëü-
íûõ öèêëîâ óâåëè÷åíèÿ–óìåíüøåíèÿ äàâëåíèÿ.
1220 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 11
Ã.Â. Òèõîìèðîâà, À.Í. Áàáóøêèí
20 25 30 35 40 45 50
10
4
10
5
10
6
10
7
P, ÃÏà
R
,Î
ì
àNH Cl4
20 25 30 35 40 45 50
10
4
10
5
10
6
P, ÃÏà
R
,Î
ì
NH Br4
á
Ðèñ. 1. Áàðè÷åñêèå çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ NH4Cl
(à) è NH4Br (á) ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå: êðóæêè —
ïåðâîíà÷àëüíîå óâåëè÷åíèå è óìåíüøåíèå äàâëåíèÿ,
òðåóãîëüíèêè — ïîñëå äëèòåëüíîé âûäåðæêè îáðàçöà
ïîä äàâëåíèåì.
Íàáëþäàåòñÿ êîððåëÿöèÿ ìåæäó âðåìåíåì íåîá-
õîäèìîé ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè äàâëåíèåì è
ïëîòíîñòüþ ìàòåðèàëà (àòîìíîãî âåñà ãàëîãåíîâ F,
Cl è Br). Êðèòè÷åñêîå äàâëåíèå ïåðåõîäà «äèýëåê-
òðèê — íèçêîîìíîå ñîñòîÿíèå» â ãàëîãåíèäàõ àììî-
íèÿ óìåíüøàåòñÿ ñ ðîñòîì àòîìíîãî âåñà ãàëîãåíà.
Îáíàðóæåíî, ÷òî âðåìåíà ðåëàêñàöèè ýëåêòðî-
ñîïðîòèâëåíèÿ îáðàçöîâ ïðè èçìåíåíèè äàâëåíèÿ
çàâèñÿò îò ïðèëîæåííîãî äàâëåíèÿ. Âáëèçè äàâ-
ëåíèé ïåðåõîäà íèçêîîìíîå—âûñîêîîìíîå (áîëåå
100 ÌÎì) ñîñòîÿíèå âðåìåíà ðåëàêñàöèè ñóùåñò-
âåííî óâåëè÷èâàþòñÿ.
Ïðè äàâëåíèÿõ P > Pc1 (â îáëàñòè ïðîâîäÿùåé
ôàçû) íàáëþäàþòñÿ îñîáåííîñòè íà òåìïåðàòóðíûõ
è áàðè÷åñêèõ çàâèñèìîñòÿõ ñîïðîòèâëåíèÿ, óêàçû-
âàþùèå íà âîçíèêíîâåíèå ïðîìåæóòî÷íûõ ñîñòîÿ-
íèé. Âñå òðè ãàëîãåíèäà àììîíèÿ ïðè äàâëåíèÿõ
âûøå Ðñ1 (ïîñëå ïðåäâàðèòåëüíîé âûäåðæêè ïîä
äàâëåíèåì) ïåðåõîäÿò â ñîñòîÿíèå, õàðàêòåðèçóþ-
ùååñÿ ðîñòîì ñîïðîòèâëåíèÿ ñ òåìïåðàòóðîé. Íèæå
ïðèâåäåíû îñîáåííîñòè ïîâåäåíèÿ ýëåêòðîñîïðî-
òèâëåíèÿ äëÿ êàæäîãî èç òðåõ èññëåäîâàííûõ ìàòå-
ðèàëîâ.
Ôòîðèä àììîíèÿ
Ïðè ïåðâîíà÷àëüíîì ïðèëîæåíèè äàâëåíèÿ ïðè
êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå îáðàçöû NH4F ïåðåõîäÿò
â ñîñòîÿíèå ñ ñîïðîòèâëåíèåì ìåíåå 107 Îì òîëüêî
ïðè P = Pc2 � 50 ÃÏà, ïðè÷åì òðåáóåòñÿ äëèòåëüíàÿ
(ïîðÿäêà ìåñÿöà) âûäåðæêà ïîä äàâëåíèåì. Íà
ðèñ. 2,à ïðåäñòàâëåíû çàâèñèìîñòè R(T) îáðàçöà
NH4F äëÿ P = 50 ÃÏà ïðè íàãðåâå è îõëàæäåíèè.
Âèäíî, ÷òî ïðè 77 Ê < T < 270 Ê ñîïðîòèâëåíèå
ïðåâûøàåò 30 ÌÎì. Ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû
ñîïðîòèâëåíèå ñêà÷êîì óìåíüøàåòñÿ ìèíèìóì íà
òðè ïîðÿäêà. Ïðè ïîñëåäóþùåì îõëàæäåíèè îáðà-
çåö ñíîâà ïåðåõîäèò â âûñîêîîìíîå ñîñòîÿíèå, îäíà-
êî ïðè íåñêîëüêî áîëüøèõ òåìïåðàòóðàõ. Äîïîëíè-
òåëüíàÿ âûäåðæêà îáðàçöà ïîä äàâëåíèåì 50 ÃÏà
ïðèâîäèò ê äàëüíåéøåìó óìåíüøåíèþ R (äî äåñÿò-
êîâ Îì). Ïðè äàâëåíèÿõ �40 ÃÏà îáðàçöû NH4F ïå-
ðåõîäÿò â ñîñòîÿíèå ñ ìåãàîìíûì ñîïðîòèâëåíèåì
âíå çàâèñèìîñòè îò ïðåäûñòîðèè îáðàçöà.
Äëÿ òåìïåðàòóðíûõ çàâèñèìîñòåé ñîïðîòèâëå-
íèÿ NH4F õàðàêòåðíî íàëè÷èå ãèñòåðåçèñà, ÷òî ñâÿ-
çàíî, êàê áóäåò ïîêàçàíî, ñ áîëüøèìè âðåìåíàìè
ðåëàêñàöèè. Ïðè íàãðåâå çàâèñèìîñòè R(T) èìåþò
ìåòàëëîïîäîáíûé õàðàêòåð âïëîòü äî íåêîòîðîé
êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû Tc1, äàëåå ñîïðîòèâëåíèå
ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿåòñÿ. Ïðè îõëàæäåíèè êðèòè-
÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà Tc2 ïðàêòè÷åñêè ïîñòîÿííà.
Äëèòåëüíàÿ (íåñêîëüêî íåäåëü) âûäåðæêà ïîä äàâ-
ëåíèåì ïðèâîäèò ê èñ÷åçíîâåíèþ ãèñòåðåçèñà, è
ïðîâîäèìîñòü ñòàíîâèòñÿ ìåòàëëîïîäîáíîé âî âñåì
èññëåäîâàííîì òåìïåðàòóðíîì äèàïàçîíå (ñì. [15]).
Õëîðèä àììîíèÿ
Îáðàçöû NH4Cl ïðè ïåðâîíà÷àëüíîì ââîäå äàâ-
ëåíèÿ ïåðåõîäÿò â ñîñòîÿíèå ñ ñîïðîòèâëåíèåì ìå-
íåå 107 Îì òîëüêî ïîñëå âûäåðæêè ïîðÿäêà íåäåëè
ïîä äàâëåíèåì 50 ÃÏà. Ïðè âûäåðæêå ïðè áîëåå
íèçêîì äàâëåíèè (44 ÃÏà) âðåìÿ, íåîáõîäèìîå äëÿ
ïåðåõîäà îáðàçöà â ñîñòîÿíèå ñ âûñîêîé ïðîâîäèìî-
ñòüþ, óâåëè÷èâàåòñÿ äî 17–20 äíåé. Èìåííî èç-çà
áîëüøîãî âðåìåíè óñòàíîâëåíèÿ ñòàöèîíàðíîé ïðî-
âîäèìîñòè NH4Cl (òàê æå, êàê è äëÿ NH4F) íå óäà-
åòñÿ òî÷íî îïðåäåëèòü êðèòè÷åñêîå äàâëåíèå Pc2,
ïðè êîòîðîì ïðîèñõîäèò ïåðåõîä èç âûñîêîîìíîãî
(áîëüøå 107 Îì) â ïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå. Îáðàò-
íûé ïåðåõîä â âûñîêîîìíîå ñîñòîÿíèå ïðè óìåíüøå-
íèè äàâëåíèÿ ïðîèñõîäèò ïðè Pc1 � 25–27 ÃÏà âíå
çàâèñèìîñòè îò ïðåäûñòîðèè îáðàçöà.
Ïðè äàâëåíèÿõ âáëèçè êðèòè÷åñêèõ àíàëîãè÷íûé
ðåçêèé (ñêà÷êîîáðàçíûé) ïåðåõîä íàáëþäàåòñÿ è íà
çàâèñèìîñòè R(T) îáðàçöîâ NH4Cl (ðèñ. 2,á). Ñêà-
÷îê ñîïðîòèâëåíèÿ áîëåå ÷åì íà 3 ïîðÿäêà óêàçûâà-
åò íà ñóùåñòâîâàíèå ôàçîâîãî ïåðåõîäà. Íåìîíî-
òîííîñòè (ñêà÷êè) ñîïðîòèâëåíèÿ âáëèçè ïåðåõîäà
Äèíàìèêà ôàçîâîãî ïåðåõîäà âûñîêîãî äàâëåíèÿ â ãàëîãåíèäàõ àììîíèÿ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 11 1221
íàãðåâ
îõëàæäåíèå
50
50
100
100
150
150
200
200
250
250
300
300
350
350
400
T , Ê
T , Ê
10
4
10
4
10
3
10
5
10
5
10
6
10
6
10
7
10
7
10
8
R
,Î
ì
R
,Î
ì
NH F4
NH Cl4
à
á
Ðèñ. 2. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ NH4F
ïðè äàâëåíèè 50 ÃÏà (à) è NH4Cl ïðè P = 27 ÃÏà (á).
ñâÿçàíû ñ íåîäíîðîäíîñòüþ (ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîé
ñòðóêòóðîé) îáðàçöà è âûçâàíû, ïî-âèäèìîìó, ïðî-
öåññàìè íåîäíîðîäíîãî óïëîòíåíèÿ ñòðóêòóðû ïîä
äàâëåíèåì.
Òàêèì îáðàçîì, íàáëþäàåìûé ïåðåõîä NH4Cl
(êàê è NH4F) èç âûñîêîîìíîãî â íèçêîîìíîå ñî-
ñòîÿíèå ïðè èçìåíåíèè äàâëåíèÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ
ãèñòåðåçèñîì, õàðàêòåðíûì äëÿ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ
I ðîäà. Ðàçìåð ïåòëè ãèñòåðåçèñà çàâèñèò îò äëè-
òåëüíîñòè âûäåðæêè ïðè ðàçëè÷íûõ äàâëåíèÿõ è,
î÷åâèäíî, ñâÿçàí ñ áîëüøèìè âðåìåíàìè ðåëàêñà-
öèè ïðîâîäèìîñòè.
 îáëàñòè ñóùåñòâîâàíèÿ ïðîâîäÿùåé ôàçû íà-
áëþäàåòñÿ òåìïåðàòóðíûé ãèñòåðåçèñ ñîïðîòèâëå-
íèÿ, èñ÷åçàþùèé (êàê è äëÿ NH4F) ïîñëå äëèòåëü-
íîé âûäåðæêè îáðàçöà ïîä äàâëåíèåì. Â ïåðâûõ
öèêëàõ óâåëè÷åíèÿ–óìåíüøåíèÿ äàâëåíèÿ òåìïåðà-
òóðíûå çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ èìåþò àêòèâà-
öèîííûé õàðàêòåð. Ïîñëå äëèòåëüíîé âûäåðæêè îá-
ðàçöîâ ïîä äàâëåíèåì (äâà ìåñÿöà) òåìïåðàòóðíûé
êîýôôèöèåíò ñîïðîòèâëåíèÿ ìåíÿåò çíàê.
Ïðè ñíèæåíèè äàâëåíèÿ äî âåëè÷èí, áëèçêèõ ê
27 ÃÏà, âèä çàâèñèìîñòåé R(T) çàìåòíî ìåíÿåòñÿ.
Îáùèì äëÿ íèõ, íåçàâèñèìî îò âðåìåíè ïðåäâàðè-
òåëüíîé îáðàáîòêè äàâëåíèåì, ÿâëÿåòñÿ ìèíèìóì
R(T) ïðè íåêîòîðîé êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðå (ñì.
[15], ðèñ. 3, 4). Íèæå ýòîé òåìïåðàòóðû ñîïðîòèâ-
ëåíèå èìååò àêòèâàöèîííûé õàðàêòåð, ïðè áîëåå âû-
ñîêèõ òåìïåðàòóðàõ – ïîëîæèòåëüíûé òåìïåðàòóð-
íûé êîýôôèöèåíò ñîïðîòèâëåíèÿ, ò.å. íàáëþäàåòñÿ
ïåðåõîä «ïîëóïðîâîäíèê–ìåòàëë».
Êîíöåíòðàöèÿ íîñèòåëåé çàðÿäà â ñîñòîÿíèè ñ
ïîëîæèòåëüíûì òåìïåðàòóðíûì êîýôôèöèåíòîì ñî-
ïðîòèâëåíèÿ, îöåíåííàÿ èç èçìåðåíèé òåðìîýäñ, íå
ïðåâûøàåò 1027 ì–3, ÷òî íà äâà ïîðÿäêà ìåíüøå êîí-
öåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ â ìåòàëëàõ. Çíàê òåðìîýäñ âî
âñåì èññëåäîâàííîì èíòåðâàëå äàâëåíèé â îáëàñòè
ìåòàëëîïîäîáíîé ïðîâîäèìîñòè íå ìåíÿåòñÿ è óêà-
çûâàåò íà ïðîâîäèìîñòü n-òèïà.
Áðîìèä àììîíèÿ
 îòëè÷èå îò ôòîðèäà è õëîðèäà àììîíèÿ ñîïðî-
òèâëåíèå NH4Br íå ïðåâûøàåò 1–2 ÌÎì óæå ïðè
äàâëåíèÿõ P � 15 ÃÏà. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ R(P)
â ïåðâîì öèêëå óâåëè÷åíèÿ–óìåíüøåíèÿ äàâëåíèÿ
(êðóæêè) è ïîñëå äëèòåëüíîé âûäåðæêè îáðàçöà
ïîä âûñîêèì äàâëåíèåì (òðåóãîëüíèêè) ïðèâåäåíû
íà ðèñ. 1,á. Âèäíî, ÷òî â ïåðâîì öèêëå ïðè èçìåíå-
íèè äàâëåíèÿ îò 15 äî 30 ÃÏà ñîïðîòèâëåíèå óìåíü-
øàåòñÿ, ïî êðàéíåé ìåðå, íà 2 ïîðÿäêà. Ïðè äàëü-
íåéøåì ðîñòå äàâëåíèÿ ñîïðîòèâëåíèå èçìåíÿåòñÿ
íåçíà÷èòåëüíî. Ïîñëå äëèòåëüíîé âûäåðæêè ïîä
äàâëåíèåì íà çàâèñèìîñòè R(Ð) ïðè Ð � 40 ÃÏà ïî-
ÿâëÿåòñÿ îñîáåííîñòü, óêàçûâàþùàÿ íà âîçíèêíîâå-
íèå íîâîãî ñîñòîÿíèÿ îáðàçöà.
Îòìåòèì òîò ôàêò, ÷òî ïðè óìåíüøåíèè äàâëåíèÿ
ñîïðîòèâëåíèå NH4Br îêàçûâàåòñÿ áîëüøå, ÷åì ïðè
åãî óâåëè÷åíèè, ò.å. ýôôåêò ïðîòèâîïîëîæåí íà-
áëþäàâøåìóñÿ â NH4F è NH4Cl. Äëÿ âñåõ áàðè÷å-
ñêèõ çàâèñèìîñòåé ñîïðîòèâëåíèÿ NH4Br õàðàêòåð-
íî óìåíüøåíèå øèðèíû ïåòëè ãèñòåðåçèñà ïðè
P > 40 ÃÏà, à òàêæå çàìåòíîå óâåëè÷åíèå R ïðè
ìåíüøèõ äàâëåíèÿõ.
×òî êàñàåòñÿ äàâëåíèé Pc1 è Pc2 ïåðåõîäà ìåæäó
âûñîêîîìíûì è íèçêîîìíûì ñîñòîÿíèÿìè, òî, î÷å-
âèäíî, ÷òî Pc1 ìåíüøå, ÷åì íèæíÿÿ ãðàíèöà íàøèõ
èçìåðåíèé 15 ÃÏà. Äàâëåíèå Pc2 îïðåäåëèòü íå óäà-
ëîñü èç-çà ðåçêîãî ðîñòà âðåìåíè óñòàíîâëåíèÿ ñî-
ïðîòèâëåíèÿ â äèàïàçîíå äàâëåíèé 15–22 ÃÏà.
Çàâèñèìîñòè R(T) NH4Br èìåþò ïîëîæèòåëüíûé
òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò ñîïðîòèâëåíèÿ ïðè
77–300 Ê. Ïðè äàâëåíèÿõ 40–44 ÃÏà îáíàðóæåíû
îñîáåííîñòè, óêàçûâàþùèå íà ïåðåõîä îáðàçöà â
èíîå ñîñòîÿíèå. Çàìåòèì, ÷òî è òåìïåðàòóðíûå, è
áàðè÷åñêèå çàâèñèìîñòè ýëåêòðîïðîâîäíîñòè áðî-
1222 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 11
Ã.Â. Òèõîìèðîâà, À.Í. Áàáóøêèí
0,80 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92
15
20
25
30
35
40
P
,Ã
Ï
à
c1
r (P ) / r (0)c–a c c–a
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü êðèòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ îò ðàññòîÿ-
íèÿ êàòèîí–àíèîí.
1 10 100 1000 10000
7
8
9
10
t, c
R
,ê
Î
ì
NH Br4
Ðèñ. 4. Èçìåíåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ NH4Br îò âðåìåíè ïî-
ñëå óìåíüøåíèÿ äàâëåíèÿ îò 27 äî 22 ÃÏà.
ìèäà àììîíèÿ ñóùåñòâåííî îòëè÷àþòñÿ îò àíàëîãè÷-
íûõ çàâèñèìîñòåé äëÿ äðóãèõ ãàëîãåíèäîâ àììîíèÿ.
Ïîäîáíûå îñîáåííîñòè áûëè ðàíåå îáíàðóæåíû è
äëÿ äðóãèõ áðîìèäîâ ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ [2].
Ïðèâåäåííûå ðåçóëüòàòû ïîêàçûâàþò, ÷òî âî
âñåõ èññëåäîâàííûõ ãàëîãåíèäàõ àììîíèÿ íàáëþäà-
åòñÿ ôàçîâûé ïåðåõîä ìåæäó ñîñòîÿíèÿìè ñ âûñî-
êèì è íèçêèì ñîïðîòèâëåíèåì. Íà ðèñ. 3 ïðèâåäåíà
çàâèñèìîñòü êðèòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ Pc1 îò ðàññòîÿ-
íèÿ êàòèîí–àíèîí rc–a ïðè ñîîòâåòñòâóþùåì äàâëå-
íèè. Ýòî ðàññòîÿíèå ðàññ÷èòûâàëîñü ïî óíèâåðñàëü-
íîìó óðàâíåíèþ ñîñòîÿíèÿ Øëîññåðà, Ôåððàíòå è
Âèíåòà ([16], ôîðìóëà (2.44)), äàþùåìó çàâèñè-
ìîñòü îòíîñèòåëüíîãî îáúåìà V/V0 îò P. Ðàññòîÿ-
íèå êàòèîí–àíèîí rc–a ñ÷èòàëîñü ðàâíûì (V/V0)
1/3.
Çàâèñèìîñòü rc–a (Pc) îêàçàëàñü ëèíåéíîé, ÷òî ïî-
êàçûâàåò, ÷òî âî âñåõ òðåõ ìàòåðèàëàõ ýòî ïåðåõîäû
îäíîãî è òîãî æå òèïà.
4. Ðåëàêñàöèÿ ïðîâîäèìîñòè â ãàëîãåíèäàõ
àììîíèÿ
Ãëàâíîé òðóäíîñòüþ ïðè èçìåðåíèÿõ ñîïðîòèâëå-
íèÿ ãàëîãåíèäîâ àììîíèÿ â çàâèñèìîñòè îò äàâëå-
íèÿ èëè òåìïåðàòóðû ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå áîëüøèõ
âðåìåí ðåëàêñàöèè. Áåç ó÷åòà ýòîãî îáñòîÿòåëüñòâà
ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ìîãóò áûòü ñèëüíî èñêàæåí-
íûìè. Äëèííîâðåìåííàÿ ðåëàêñàöèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ
îêàçàëàñü îñîáåííî ñóùåñòâåííîé âáëèçè êðèòè÷å-
ñêèõ äàâëåíèé.
Ðåëàêñàöèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ âáëèçè ïåðåõîäà èç
âûñîêîîìíîãî â íèçêîîìíîå ñîñòîÿíèå õàðàêòåðèçó-
åòñÿ, êàê ïðàâèëî, äâóìÿ âðåìåíàìè. Íà ðèñ. 4 ïî-
êàçàíà äèíàìèêà èçìåíåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ îáðàçöà
NH4Br âî âðåìåíè ïîñëå ïîíèæåíèÿ äàâëåíèÿ îò 27
äî 22 ÃÏà. Âèäíî, ÷òî èçìåíåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ
ïðîèñõîäèò ñ äâóìÿ ðåçêî ðàçëè÷íûìè âðåìåíàìè.
Êîðîòêîå âðåìÿ ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî ñåêóíä, äëèí-
íîå – ÷àñû (èëè äàæå äíè). Äëèííîå âðåìÿ ìîæåò
ìåíÿòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò âðåìåíè ïðåäâàðèòåëü-
íîé âûäåðæêè îáðàçöà ïîä äàâëåíèåì è âåëè÷èíû
ïðèëîæåííîãî äàâëåíèÿ (îò òîãî, íàñêîëüêî ïðèëî-
æåííîå äàâëåíèå ïðåâûøàåò êðèòè÷åñêîå). Ïðè äàâ-
ëåíèÿõ çíà÷èòåëüíî âûøå Ðñ1 âðåìÿ ðåëàêñàöèè ñî-
ñòàâëÿåò íåñêîëüêî ìèíóò.
Ïðè äàâëåíèÿõ ñóùåñòâåííî âûøå Pc1 ðåëàêñà-
öèÿ ïðîâîäèìîñòè NH4Cl è NH4Br ïðîèñõîäèò ïî
ýêñïîíåíöèàëüíîìó çàêîíó âèäà:
R t R A t/s( ) exp( )� � � � ,
ãäå R(t) — ñîïðîòèâëåíèå â ìîìåíò âðåìåíè t,
Rs — ñòàöèîíàðíîå çíà÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ, � —
õàðàêòåðíîå âðåìÿ ðåëàêñàöèè, A — êîýôôèöèåíò.
Ïðè ïðèáëèæåíèè ê êðèòè÷åñêîìó äàâëåíèþ ðå-
ëàêñàöèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ ñòàíîâèòñÿ ñóùåñòâåííî
íåýêñïîíåíöèàëüíîé è íåìîíîòîííîé (ðèñ. 5).
Íà ðèñ. 6 ïðåäñòàâëåíû áàðè÷åñêèå çàâèñèìîñòè
âðåìåíè ðåëàêñàöèè ïðîâîäèìîñòè � äëÿ NH4Cl è
NH4Br. Âèäíî, ÷òî âáëèçè äàâëåíèÿ Pc1 âðåìÿ ðå-
Äèíàìèêà ôàçîâîãî ïåðåõîäà âûñîêîãî äàâëåíèÿ â ãàëîãåíèäàõ àììîíèÿ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 11 1223
100 1000 10000
10
5
10
6
10
7
t, c
R
,Î
ì
NH Cl4
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ NH4Cl îò âðåìåíè
ïîñëå óìåíüøåíèÿ äàâëåíèÿ îò 35 äî 27,5 ÃÏà.
26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46
0
100
200
300
400
500
P , ÃÏà
NH Cl4
à
20 25 30 35 40 45 50
10
100
1000
10000
P, ÃÏà
�
, c
�
, c
NH Br4
á
Ðèñ. 6. Áàðè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü âðåìåíè óñòàíîâëåíèÿ
ïðîâîäèìîñòè ïîñëå óìåíüøåíèÿ äàâëåíèÿ äëÿ îáðàçöîâ
NH4Cl (à) è NH4Br (á).
ëàêñàöèè çàìåòíî óâåëè÷èâàåòñÿ. Çàâèñèìîñòü �(P)
äëÿ áðîìèäà àììîíèÿ îáíàðóæèâàåò òàêæå îñîáåí-
íîñòü âáëèçè 40 ÃÏà, êîòîðàÿ êîððåëèðóåò ñ îñîáåí-
íîñòÿìè áàðè÷åñêèõ è òåìïåðàòóðíûõ çàâèñèìîñòåé
ñîïðîòèâëåíèÿ.
5. Çàêëþ÷åíèå
 ãàëîãåíèäàõ àììîíèÿ NH4X (X=F, Cl, Br) îá-
íàðóæåí ôàçîâûé ïåðåõîä, âîçíèêàþùèé ïîä äåéñò-
âèåì âûñîêîãî äàâëåíèÿ. Ïåðåõîä ïðîÿâëÿåòñÿ â
ðåçêîì (ñêà÷êîîáðàçíîì) èçìåíåíèè ñîïðîòèâëåíèÿ
íà íåñêîëüêî (áîëåå òðåõ) ïîðÿäêîâ è ñîïðîâîæäà-
åòñÿ ãèñòåðåçèñîì, õàðàêòåðíûì äëÿ ôàçîâûõ ïåðå-
õîäîâ I ðîäà. Çíà÷åíèÿ Pc1 êîððåëèðóþò ñ ïëîòíî-
ñòüþ ìàòåðèàëà (ñ ðàññòîÿíèåì êàòèîí–àíèîí) è
ñîñòàâëÿþò 40, 25–27 è 15 ÃÏà äëÿ NH4F, NH4Cl è
NH4Br ñîîòâåòñòâåííî. Àíàëîãè÷íûé ñêà÷êîîáðàç-
íûé ïåðåõîä íàáëþäàåòñÿ íà òåìïåðàòóðíûõ çàâè-
ñèìîñòÿõ ñîïðîòèâëåíèÿ ïðè äàâëåíèÿõ, âáëèçè
êðèòè÷åñêîãî. Âðåìåíà ðåëàêñàöèè ñîïðîòèâëåíèÿ
ñóùåñòâåííî çàâèñÿò îò äàâëåíèÿ: â îáëàñòè ïåðåõî-
äà âðåìÿ ðåëàêñàöèè ñèëüíî óâåëè÷èâàåòñÿ (îò íå-
ñêîëüêèõ ÷àñîâ äî ñóòîê). Ïðè äàâëåíèÿõ çíà÷è-
òåëüíî âûøå Ðñ1 îíî ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî ìèíóò.
Íåìîíîòîííîñòü R(T), óìåíüøàþùàÿñÿ ïðè óâå-
ëè÷åíèè âðåìåíè ïðåäâàðèòåëüíîé âûäåðæêè îáðàç-
öà ïîä äàâëåíèåì, óêàçûâàåò íà ñóùåñòâîâàíèå ïðî-
ìåæóòî÷íûõ (ìåòàñòàáèëüíûõ) ñîñòîÿíèé. Ïîäîáíî
ãàëîãåíèäàì ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ, âñå èññëåäîâàí-
íûå ãàëîãåíèäû àììîíèÿ ïðè äàâëåíèÿõ âûøå Ðñ1 è
íåêîòîðîé âûäåðæêå ïîä äàâëåíèåì ïåðåõîäÿò â ñî-
ñòîÿíèå, õàðàêòåðèçóþùååñÿ ðîñòîì ñîïðîòèâëåíèÿ
ñ òåìïåðàòóðîé.
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ÷àñòè÷íîé ïîääåðæêå
ãðàíòîâ ÐÔÔÈ-Óðàë ¹ 01-03-96494 è ïðîãðàììû
«Ôóíäàìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ è âûñøåå îáðàçî-
âàíèå» (ãðàíò ¹ÅÊ-005-Õ1) Àìåðèêàíñêîãî ôîíäà
ãðàæäàíñêèõ èññëåäîâàíèé (CRDF), Ìèíèñòåðñòâà
îáðàçîâàíèÿ ÐÔ è Ïðàâèòåëüñòâà Ñâåðäëîâñêîé îá-
ëàñòè â ðàìêàõ Óðàëüñêîãî íàó÷íî-îáðàçîâàòåëüíî-
ãî öåíòðà «Ïåðñïåêòèâíûå ìàòåðèàëû».
1. L.F. Vereschagin, E.N. Yakovlev, and B.V. Vinogra-
dov, JETF Lett 20, 540 (1975).
2. À.Í. Áàáóøêèí, Ã.Â. Áàáóøêèíà, Ôèçèêà è õèìèÿ
îáðàáîòêè ìàòåðèàëîâ 3, 19 (1996).
3. A.N. Babushkin, G.V. Babushkina, and O.A. Ignat-
chenko, Proc. IHPS3, Warsaw, 13–16 September 1999,
W. Lojkowski (ed.), J. High Pressure School 1, 32
(1999).
4. ß.Þ. Âîëêîâà, Ã.Â. Áàáóøêèíà, À.Í. Áàáóøêèí,
Ìåòàñòàáèëüíûå ñîñòîÿíèÿ è ôàçîâûå ïåðåõîäû,
Ñá. íàó÷íûõ òðóäîâ Èí-òà òåïëîôèçèêè ÓðÎ ÐÀÍ,
Âûï. 5, 198 (2001).
5. Í. Ïàðñîíèäæ, Ë. Ñòåéâëè, Áåñïîðÿäîê â êðèñòàë-
ëàõ, Ìèð, Ìîñêâà (1982).
6. A.M. Heyns, K.R. Hirsh, and W.P. Holzapfel, J.
Chem.Phys. 73, 105 (1980).
7. A.M. Áàëàãóðîâ, Ä.Ï. Êîçëåíêî, Á.Í. Ñàâåíêî,
Â.Ï. Ãëàçêîâ, Â.À. Ñîìåíêîâ, ÔÒÒ 40, 142 (1998).
8. A.M. Balagurov, B.N. Savenko, D.P. Kozlenko, V.P.
Glazkov, V.A. Somenkov, and S. Hull, Physica 265,
92 (1999).
9. Â. Ïîë, Ä. Âàðøàóýð, Òâåðäûå òåëà ïîä âûñîêèì
äàâëåíèåì, Ìèð, Ìîñêâà (1966).
10. Â.Â. Ùåííèêîâ, ÔÌÌ 67, 93 (1989).
11. Ë.Ô. Âåðåùàãèí, Å.Í. ßêîâëåâ, Ò.Í. Ñòåïàíîâ,
Ê.Õ. Áèáàåâ, Á.Â. Âèíîãðàäîâ, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 16,
240 (1972).
12. L.F. Vereschagin, E.N. Yakovlev, B.V. Vinogradov,
G.N. Stepanov, K.Kh. Bibaev, T.J. Alaeva, and V.P.
Sakun, High Temperatures, High Pressures 6, 99
(1974).
13. A.N. Babushkin, G.I. Pilipenko, and F.F. Gavrilov, J.
Phys.: Condens. Matter 5, 8659 (1993).
14. A.N. Babushkin, Y.A. Kandrina, O.L. Kobeleva, S.N.
Schkerin, and Y.Y. Volkova, Frontiers of High
Pressure Research II: Application of High Pressure to
Low-Dimensional Novel Electronic Materials, H.D.
Hochheimer, B. Kuchta, P.K. Dorhout, and J.L.
Yarger (eds.), Kluwer Acad. Publ., Dordrecht–New
York–London (2001), p. 131.
15. G.V. Tikhomirova and A.N. Babushkin, Defect and
Diffusion Forum 208–209, 271 (2002).
16. Ñ.Ñ. Áàöàíîâ, Ñòðóêòóðíàÿ õèìèÿ. Ôàêòû è çàâè-
ñèìîñòè, Äèàëîã-ÌÃÓ, Ìîñêâà (2000).
Dynamics of high-pressure induced
insulator–conductor phase transition
in ammonium holides
G.V. Tikhomirova and A.N. Babushkin
Comparative studies of the effect of high
pressures on the conductivity of ammonium ha-
lides NH4X (X = F, Cl, Br) at temperatures
above 77 K are presented. High-pressure phase
transitions are observed which make themselves
evident in a sharp change of the conductivity by
several orders of magnitude at some critical pres-
sures Pc and a hysteresis typical of the I kind
phase transitions. The Pc1 values correlate with
the material density being approximately 40, 27
and 15 GPa for NH4F, NH4Cl and NH4Br, re-
spectively. The relaxation times of the conduc-
tivity with varying pressure are estimated. It is
found that the relaxation times at pressures close
to the critical ones are much larger (hours to
days) than at P > Pc1 (minutes).
1224 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 11
Ã.Â. Òèõîìèðîâà, À.Í. Áàáóøêèí
|