Способ измерения коэффициента диффузии в монокристаллических образцах чистых металлов

 

Ж1Ьн ь, о и и d А "и и"к

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюз Советскик

Сециалистических

Реслублик (61) Дополиительиое к авт. сеид-ey— (22) Заявлено 1801.78 (21) 2571367/18-25 с присоединением заявки ЙГ (23) Приоритет— а 01 И 13/ОО

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531,717.1-:

:538 ° 54 (088.8) Опубликоваио 1511.7-. Бюллетень М 42

Дата опубликования описания 181179 (72) Авторы изобретения

С.В„ Руденко и И.П. Крылов (71) ЗвйвитеЛЬ Институт физических проблем АН СССР (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФCИЦИEHТA /ДИФФУЗИИ

В МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОБРАЗЦАХ ЧИСТЫХ

МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к области исследования физических процессов в металлах и предназначено для измерения коэффипиента диффузии.

Известен способ определения коэффициента диффузии в металлах го изменению интенсивности. радиоактивного излучения слоя после диффузионного отжига (1), измеряемой с обеих сторон пластины, Недостатком способа является ог.раничение времени диффузионного отжига периодом полураспаца радиоактивного вещества, снижающее точность измерений.

Известен также способ исследования электронных свойств чистых металлических монокристаллов, основанный на их высокой электропроводности при низкой температуре„ по которому измеряют поверхностный импеданс плоского образца в магнитном поле, параллельном его поверхности и изменяющемся по величине (2) .

При критическом значении напряженности поля проявляется аномальное изменение импеданса, обусловленное размерным эффектом, соответствующим случаю, когда диаметр орбиты электрона, движущегося в металле без столкновения, совпадает с толщиной образца, т,е. равное расстоянию между поверхностями образца, граничащими с внешней средой, Информация, полученная таким путем характеризует свойства чистых металлов с малым со|тротивлением, способ не применялся к образ цам, сопротивление которых изменялось бы по толщине вследствие влияния примесей.

Наиболее, близким техническим решением является способ измерения коэффициента диффузии, по которому1 измеряют сопротивление образца, йриводят одно иэ его поверхностей в контакт с диффундирующим веществом, измеряют время диффузии, а глубину проникновения диффундирующего вещества по истечении этого времени определяют путем измерения электропроводности последовательно расположенным по на-. правлению диффузии участков образца, причем измерения проводят двухэондовым методом (3).

Недостатком этого способа является низкая.точность измерений, что обусловлено неконтролируемым изменением контактного сопротивления эон30

697883

Составитель Н. шпиньков

Редактор О, Колесникова Техред М.Петко Корректор М„ Пажа

Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 6556/13

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 дов и малой величиной разности сопротивлений в несовершеннных образцах при реальных концентрациях диффундирующего вещества.

Цель изобретения — повышение точности измерений. 5

Поставленная цель достигается тем, что измеряют толщину образца, помещают его в магнитное поле, параллельное чистой поверхности,. охлаждают до температуры жидкого гелия, измеряют ð поверхностный импеданс образца со стороны его чистой поверхности при разных величинах поЛя, фиксируют критическую величину напряженности ноля, при которой происходит резкое изменение поверхностного импеданса,. затем рассчитывают коэффициент диффузии по формуле т-т — *d (Н -Но)

Н В2t

20 где d — толщина образца; — время диффузии;

Н вЂ” критическое поле;

Н вЂ” критическое поле при =0;

Б — вычисляемый теоретически коэффициент пропорциональности, зависящий от эффективного сечения рассеяния электронов проводимости на атомах диффундирующего вещества.

Поскольку поверхности раздела об.ластей с разной концентрацией примеси разделяют области с разной вероятностью рассеяния электронов, они эквивалентны границам образцов с разной длиной свободного пробега. Благодаря этому малые изменения сопротивления обнаруживаются с большой точностью. Этому способствует и возможность.увеличить время диффузии.

Формула изобретения

Способ измерения коэффициента диффузии в монокристаллических образцах

45 чистых металлов, основанный на создании контакта диффундирующего вещества с одной иэ взаимно противоположных поверхностей образца, измерении времени диффузии и глубины проникновения диффундирующих атомов от контактной поверхности к противоположной, чистой поверхности образца, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно измеряют толщину образца, помещают его в магнитное поле, параллельное чистой поверхности, охлаждают до температуры жидкого гелия, измеряют поверхностный импеданс образца со стороны его чистой поверхности при разных величинах поля, фиксируют критическую величину напряженности магнитного поля, при которой происходит резкое изменение поверхностного импеданса, затем рассчитывают коэффициент диффузии согласно

Формуле где d — толщина образца; — время диффузии;

Н вЂ” критическое поле;

Н вЂ” критическое поле для случая t=0;

 — коэффициент пропорциональности, характеризующий эффективное сечение рассеяния электронов проводимости на атомах диффундирующего вещества, вычисляемый теоретически„ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Крюков С.Н., Жуховицкий А.А, . ДАН СССР 1953, 90 Р 3 с. 379, 2, Гантмахер B.Ô., Канер Э.А. Успехи физических наук . 1968, 94, с. 193.

3, Seith W. Kubascheu6ky, Zs.

EIektrochem 551,1935, Р 4(прототип).