Определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах

Определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах

Вработе проведеныисследования влияния свойств поверхности на поведение эффективного коэффициента теплопроводности при стационарном переносе тепла фононами через плоскую монокристаллическую диэлектрическую пластину в области низких температур. Показано, что в совершенных монокристаллах с известным...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2003
Автори: Беляев, Н.Р., Ходусов, В.Д.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2003
Назва видання:Физическая инженерия поверхности
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98434
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:Определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах / Н.Р. Беляев, В.Д. Ходусов // Физическая инженерия поверхности. — 2003. — Т. 1, № 2. — С. 155–160. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-98434
record_format dspace
spelling irk-123456789-984342016-04-15T03:02:17Z Определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах Беляев, Н.Р. Ходусов, В.Д. Вработе проведеныисследования влияния свойств поверхности на поведение эффективного коэффициента теплопроводности при стационарном переносе тепла фононами через плоскую монокристаллическую диэлектрическую пластину в области низких температур. Показано, что в совершенных монокристаллах с известными концентрацией примесей (изотопов) и коэффициентом трения фононов за счет процессов переброса сравнение рассчитанного эффективного коэффициента теплопроводности с экспериментально наблюдаемым дает возможность получить информацию о свойствах поверхности кристаллов. Проведены конкретные расчеты для совершенных монокристаллов NaF и LiF. У роботі проведені дослідження впливу властивостей поверхні на поводження ефективного коефіцієнту теп лопровідності при стаціонарному переносі тепла фо нонами через плоску монокристалічну діелектричну пластину в області низьких температур. Показано, що в досконалихмонокристалах з відомими концентрацією домішок (ізотопів) та коефіцієнтом тертя фононів за рахунок процесів перекиду порівняння розрахованого ефективного коефіцієнту теплопровідності з тим, що експериментально спостерігався, дає можливість здо бути інформацію про властивості поверхні кристалів. Проведено конкретні розрахунки для досконалих моно кристалів NaF та LiF. The paper investigates an effect of properties of crystal surface on the behavior of effective heat conductivity factor at a steady-state heat transfer by phonons through a monocrystal dielectric plate in the low temperature range. It is shown that the comparison of the calculated effective heat conductivity factor and the experimentally observed one in the perfect monocrystals with the known concentration of admixtures (isotopes) and phonon friction coefficient due to carry-over processes enables us to get the information on the properties of crystal surfaces. Calculations related to perfect NaF and LiF monocrystals are made. 2003 Article Определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах / Н.Р. Беляев, В.Д. Ходусов // Физическая инженерия поверхности. — 2003. — Т. 1, № 2. — С. 155–160. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98434 539.2 ru Физическая инженерия поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Вработе проведеныисследования влияния свойств поверхности на поведение эффективного коэффициента теплопроводности при стационарном переносе тепла фононами через плоскую монокристаллическую диэлектрическую пластину в области низких температур. Показано, что в совершенных монокристаллах с известными концентрацией примесей (изотопов) и коэффициентом трения фононов за счет процессов переброса сравнение рассчитанного эффективного коэффициента теплопроводности с экспериментально наблюдаемым дает возможность получить информацию о свойствах поверхности кристаллов. Проведены конкретные расчеты для совершенных монокристаллов NaF и LiF.
format Article
author Беляев, Н.Р.
Ходусов, В.Д.
spellingShingle Беляев, Н.Р.
Ходусов, В.Д.
Определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах
Физическая инженерия поверхности
author_facet Беляев, Н.Р.
Ходусов, В.Д.
author_sort Беляев, Н.Р.
title Определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах
title_short Определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах
title_full Определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах
title_fullStr Определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах
title_full_unstemmed Определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах
title_sort определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах
publisher Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate 2003
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98434
citation_txt Определение свойств поверхности кристаллов на основе изучения явления теплопроводности при низких температурах / Н.Р. Беляев, В.Д. Ходусов // Физическая инженерия поверхности. — 2003. — Т. 1, № 2. — С. 155–160. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv AT belâevnr opredeleniesvojstvpoverhnostikristallovnaosnoveizučeniââvleniâteploprovodnostiprinizkihtemperaturah
AT hodusovvd opredeleniesvojstvpoverhnostikristallovnaosnoveizučeniââvleniâteploprovodnostiprinizkihtemperaturah
first_indexed 2025-07-07T06:30:38Z
last_indexed 2025-07-07T06:30:38Z
_version_ 1836968668450258944
fulltext ФІП ФИП PSE, 2003, том 1, № 2, vol. 1, No. 2 155 ВВЕДЕНИЕ В области низких температур тепловое возбуж- дение твердых тел описывается с помощью сла- бонеидеального газа квазичастиц. Если харак- терные времена и расстояния изменения макро- скопических параметров кристалла велики по сравнению со временем взаимодействия и длиной свободного пробега квазичастиц, то поведение газа квазичастиц можно описать уравнениями гидродинамики квазичастиц [1, 2]. Тепловое возбуждение диэлектрических кристаллов описы- вается слабонеидеальным газом фононов, в кото- ром в области низких температур основную роль играют акустические фононы. В работе [3] для описания свойств, слабо- неидеального газа акустических фононов была предложена модель приведенного изотропного кристалла относительно модулей упругости вто- рого и третьего порядков, которая по своим упру- гим свойствам наиболее близка к свойствам реального кристалла. При этом эффективные мо- дули упругости второго и третьего порядков вы- ражаются в виде линейной комбинации экспе- риментально измеренных модулей упругости реальных кристаллов. Эта модель является даль- нейшим развитием обычной модели Дебая. В ней можно вычислить, достаточно просто, матрич- ные элементы взаимодействия фононов между собой, рассеяние фононов на примесях (изо- топах) и т.д. Конечный коэффициент теплопроводности диэ- лектрических кристаллов обеспечивается, так на- зываемыми, резистивными процессами (R-про- цессы) взаимодействия фононов, при которых квазиимпульс фононов не сохраняется: процессы переброса (U-процессы), рассеяние на примесях (изотопах), на несовершенствах структуры крис- таллов, на поверхности и др. [4 – 6]. Однако с по- нижением температуры U-процессы вымора- живаются, и в случае почти совершенных доста- точно чистых монокристаллов коэффициент теплопроводности проходит через максимум. Величина максимума и его положение опреде- ляется другими резистивными процессами. При этом особую роль начинают играть нормальные процессы (N-процессы) взаимодействия фононов с сохранением квазиимпульса. Было предложено несколько теоретических моделей, учитывающих особую роль нормальных процессов [7, 8]. Мы будем считать, что более быстрые нормальные процессы обеспечивают переход газа фононов в гидродинамический режим, описывающийся уравнениями фононной гидродинамики. Вывод этих уравнений на основе кинетического урав- нения Больцмана для функции распределения фононов проведен в работе [2], там же получены выражения для кинетических коэффициентов, входящих в эти уравнения. В статье рассмотрен стационарный перенос тепла через плоскую монокристаллическую ди- электрическую пластину при низких темпера- турах. Найден эффективный коэффициент теплопроводности, исследовано влияние раз- личных R-процессов на величину и положение его максимума, в частности влияние граничных ус- ловий, которые определяются свойствами по- верхности. Сравнение полученных графиков эф- фективного коэффициента теплопроводности с экспериментально наблюдаемыми для конкрет- ных кристаллов, при известных значениях ко- эффициентов трения за счет U-процессов и про- цессов рассеяния фононов на примесях (изото- пах), вычисленных в модели приведенного изот- ропного кристалла, дает возможность получить информацию о свойствах поверхности крис- таллов. УДК 539.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ ЯВЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ Н.Р. Беляев, В.Д. Ходусов Институт высоких технологий Харьковского национального университета им. В.Н. Каразина Украина Поступила в редакцию 04.06.2003 В работе проведены исследования влияния свойств поверхности на поведение эффективного коэффициента теплопроводности при стационарном переносе тепла фононами через плоскую монокристаллическую диэлектрическую пластину в области низких температур. Показано, что в совершенных монокристаллах с известными концентрацией примесей (изотопов) и коэффициентом трения фононов за счет процессов переброса сравнение рассчитанного эффективного коэффициента теплопроводности с экспериментально наблюдаемым дает возможность получить информацию о свойствах поверхности кристаллов. Проведены конкретные расчеты для совершенных монокристаллов NaF и LiF. ФІП ФИП PSE, 2003, том 1, № 2, vol. 1, No. 2160 3. Алексин В.Ф., Беляев Н.Р., ХодусовВ.Д. Коэф- фициенты переноса в газе фононов в кристал- лических диэлектриках//Проблемы теоретической физики: Сб. науч. тр.– К.: Наукова думка, 1991.– С. 15–25. 4. Займан Дж. Электроны и фононы.– М.: ИЛ., 1962. – 310 с. 5. Р. Бергман. Теплопроводность твердых тел. – М.: Мир, 1979. – 286 с. 6. Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. – М.: Наука, 1979. – 486 с. 7. Callaway J. // Phys. Rev. – 1959. – Vol. 113. – P. 1046. 8. Guyer R.A., Krumhause J.A. Thermal conductivity second sound and phonon hydrodynamic pheno- mena//Phys. Rev. – 1966.– Vol. A 148. – P. 778 -785. 9. Гуржи Р.Н. Гидродинамические эффекты в твердых телах при низких температурах // УФН. – 1968. – Т. 94, № 4. – С. 689 - 718. 10. Sussmann I.A., Thellung A. Thermal conductivity of perfect dielectric crystal in the absence of unklapp processes// Proc. Phys. Soc. – London (England). – 1963. – Vol. 81. – P. 1122. 11. Benin D. Thermal conductivity of LiF and NaF and the Ziman limit // Phys. Rev. – 1972. – Vol. 5, № 6. – P. 2344 - 2350. 12. Jackson H.E., Walker C.T. Thermal conductivity se- cond sound and phonon interaction in NaF// Phys. Rev. B. – 1971. – Vol. 3, № 4. – P. 1428 - 1439. 13. Акустические кристаллы. Справочник./ Под ред. Шаскольского С. – М.: Наука, 1967. – 632 с. ВИЗНАЧЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОВЕРХНІ КРИСТАЛІВ НА ОСНОВІ ВИВЧЕННЯ ЯВИЩА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ ПРИ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ М.Р. Бєляєв, В.Д. Ходусов У роботі проведені дослідження впливу властивостей поверхні на поводження ефективного коефіцієнту теп- лопровідності при стаціонарному переносі тепла фо- нонами через плоску монокристалічну діелектричну пластину в області низьких температур. Показано, що в досконалих монокристалах з відомими концентрацією домішок (ізотопів) та коефіцієнтом тертя фононів за рахунок процесів перекиду порівняння розрахованого ефективного коефіцієнту теплопровідності з тим, що експериментально спостерігався, дає можливість здо- бути інформацію про властивості поверхні кристалів. Проведено конкретні розрахунки для досконалих моно- кристалів NaF та LiF. DETERMINATION OF THE PROPERTIES OF CRYSTAL SURFACES BY STUDYING THE HEAT CONDUCTIVITY EFFECT AT LOW TEMPERATURES N.R. Belyaev and V.D. Khodusov The paper investigates an effect of properties of crystal surface on the behavior of effective heat conductivity factor at a steady-state heat transfer by phonons through a monocrystal dielectric plate in the low temperature range. It is shown that the comparison of the calculated effective heat conductivity factor and the experimentally observed one in the perfect monocrystals with the known con- centration of admixtures (isotopes) and phonon friction coefficient due to carry-over processes enables us to get the information on the properties of crystal surfaces. Calculations related to perfect NaF and LiF monocrystals are made. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ ЯВЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ...

Схожі ресурси