Температурная зависимость диффузии позитронов в аморфных сплавах
|
Длина диффузионного пути L+ позитронов в кристаллических металлах определяется их временем жизни % и коэффициентом диффузии D+. Согласно оценке, D+ = 1 см2/с, τ = 10в-10 с и L+ = 2х10в-5 см. В поликристалле вклад от аннигиляции позитронов в границах ничтожно мал. Поэтому в таких объектах обычно получают аннигиляционные характеристики, соответствующие объему металла. Если металл хорошо отожжен, то практически все позитроны аннигилируют свободно. Однако все позитроны будут захвачены дефектами в металле, если расстояние между ними соответствует диффузионной длине. Совсем иная картина в аморфных металлических сплавах. Оказалось, что длина диффузионного пути позитронов в аморфных сплавах на несколько порядков меньше, чем в кристаллических. Для изучения температурной зависимости диффузионной длины позитронов в аморфных сплавах использовали пучки позитронов переменной энергии в интервале 25 эВ — 8 кэВ. Измерялась доля F атомов Ps, эмиттируемых от поверхности образца в зависимости от энергии падающего на него пучка и температуры образца. Из этих данных получаем величину E0, которая связана с диффузионной длиной:  где kэфф — скорость исчезновения позитронов из свободно диффундирующего состояния; константы А и n зависят от средней имплантационной области пучка. На рис. 5.7 приведена температурная зависимость E0 для аморфного сплава Fe82B12Si6. Величина E0 для начального состояния аморфного сплава равна ~0,5 кэВ, что мало по сравнению с бездефектным кристаллическим металлом, для которого E0 = 3/8 кэВ. Эти результаты свидетельствуют о большой вероятности захвата позитронов в аморфном сплаве. При температуре кристаллизации нет скачкообразных изменений, E0 постепенно увеличивается до 2,4 кэВ, а затем уменьшается до ~2 кэВ при охлаждении до комнатной температуры. Подобные результаты получены и для сплава Cu50Zr50.  Низкие значения En для изученных сплавов объясняются малой подвижностью позитронов, которая обусловлена высокой концентрацией центров захвата позитронов в аморфном сплаве. В интервале от комнатной температуры до температуры кристаллизации отмечается обратимое изменение E0. Это свидетельствует о том, что некоторые центры захвата в аморфном сплаве являются настолько мелкими, что позитроны могут от них отрываться. Используя эмпирические значения А и n, авторы получили L+ = 1 нм в аморфном металле. Полагая, что скорость захвата позитронов дефектами в аморфном металле не выше, чем вакансиями в кристаллических металлах, можно оценить предельную плотность дефектов в аморфном металле, равную 0,1—1 %. Эти результаты подтверждают предположение о том, что пустоты, возникающие при образовании аморфных сплавов, являются центрами захвата позитронов в аморфном материале. Таким образом, диффузионные характеристики позитронов подчеркивают различие в природе аморфных и кристаллических металлов. |
