Low Temperature Physics: 42, 1075 (2016); https://doi.org/10.1063/1.4973876
Физика Низких Температур: Том 42, Выпуск 12 (Декабрь 2016), c. 1372-1396    ( к оглавлению , назад )

Пластическое течение твердого 3Не через пористую упругую пленку

А.А. Лисунов, В.А. Майданов, В.Ю. Рубанский, С.П. Рубец, Э.Я. Рудавский, С.Н. Смирнов

Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Науки, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: maidanov@ilt.kharkov.ua

Статья поступила в редакцию 3 июня 2016 г.

Аннотация

В области температур 0,1–1 К проведено исследование пластического течения твердого 3Не через металлизированную пористую упругую полимерную пленку, вмороженную в кристалл. Течение вызывалось механическими напряжениями в кристалле, которые создавались внешней электрической силой. Скорость пластического течения твердого гелия определялась по изменению емкости измерительного конденсатора, в котором металлизированная поверхность пленки служила подвижным электродом. На полученных температурных зависимостях скорости пластического течения V(Т) четко идентифицированы два участка. Выше ∼ 0,2 К величина V уменьшается по экспоненциальному закону при понижении температуры, что соответствует термически активированному режиму пластического течения. При более низких температурах V не зависит от температуры, что свидетельствует о квантовом пластическом течении. В области термоактивации выполнен подробный анализ экспериментальных данных и определены эмпирические значения активационного объема, энергии активации и величины порогового механического напряжения, начиная с которого возникает макроскопическое пластическое течение. Обнаружено, что величина активационного объема в 30–70 раз больше атомного объема, что свидетельствует о масштабе структурных перестроек в кристалле при элементарных актах пластического течения, значительно превышающем атомный размер. При этом значения энергии активации близки к величинам энергии активации вакансий. Полученные экспериментальные результаты проанализированы в рамках диффузионно-вакансионной и дислокационных моделей пластического течения. В рамках дислокационной модели проведена оценка температуры, ниже которой дислокации преодолевают барьер Пайерлса путем квантового туннелирования. В Приложении рассмотрены физические основы использованной методики, а так-же те результаты теории движения дислокаций в рельефе Пайерлса, которые использовались для анализа характеристик пластического течения твердого 3Не.

PACS: 62.20.F– Деформация и пластичность;
PACS: 67.80.–s Квантовые кристаллы;
PACS: 67.80.D– Твердый 3He;
PACS: 67.80.dj Дефекты, примеси и диффузия.

Ключевые слова: твердый гелий, пластическое течение, энергия активации, активационный объем, квантовая пластичность, вакансии, дислокации.

Oпубликована онлайн: 24 октября 2016 г.