Розглянуто основні результати гіперзвукових досліджень квантових резонансних явищ у діелектричних та напівпровідникових кристалах з домішковими парамагнітними центрами, отримані в ІРЕ НАНУ. Основну увагу приділено акустичному парамагнітному резонансу (АПР) на гіперзвукових хвилях. Показано, як на основі досліджень цього ефекту було створено новий ефективний метод гіперзвукової АПР-спектроскопії, який дозволяє одержувати прямі та точні відомості про структуру енергетичного спектра та електрон-фононну взаємодію домішкових парамагнітних центрів у діелектричних та напівпровідникових кристалах. Описано квантові ефекти фазерної генерації когерентних фононів та генерації мікрохвильових фотонів лазерного типу в інтенсивному полі штучних гіперзвукових резонансних фононів, що їх вивчено методом гіперзвукової АПР-спектроскопії. Запропоновано метод дослідження квантових ефектів у твердих тілах за допомогою довгоживучих штучних гіперзвукових фононів, які виникають в умовах акустичної стохастичної нестійкості.

The thermal conductivity of solid parahydrogen with orthodeuterium impurity at the impurity concentration from 0.01 to 1% has been studied in the temperature range from 1.8 to 9 K. The nonlinear concentration dependence of the thermal resistivity of the investigated samples is explained by the fact that the intensity of normal three-phonon scattering processes is comparable to that of resistive processes. The analysis of the experimental results has been made in the framework of the Callaway model by using different models for the impurity phonon scattering. It has been found that the intensity of phonon impurity scattering in parahydrogen with orthodeuterium impurity is essentially higher than classical theory predicts and it is close to analogous scattering in solutions of helium isotopes with the equal reduced molar volume given. It is considered that additional impurity scattering of phonons is connected with the change of force constants and lattice distortion in the vicinity of impurity molecules. The quantitative estimation of the mentioned effects has been made.

Phonon spectra in complicated cylindrical quantum wires of two types are calculated and analyzed by taking into account limit cases. Electron and hole spectra of a quantum wire in the medium are obtained. It is shown that the exact considering of the effective masses of quasiparticles causes the essential narrowing of the region of quasimomenta where the stationary states confined in the radial direction exist.

Методом якобієвих матриць одержано точні аналітичні вирази для функцій Гріна ланцюжкових структур з дефектами, що знаходяться в зовнішньому періодичному полі. Розглянуто двохатомну домішкову молекулу в одноатомному ланцюжку та адсорбовані ланцюжки з одно- та двохатомною елементарною коміркою. Досліджено умови виникнення та характеристики локальних та щілинних коливань. Вивчено еволюцію порогових значень дефекту маси для утворення локалізованих коливань двома ізотопічними домішками при зміні відстані між ними.

Методом молекулярної динаміки досліджено динамічні властивості кристалічної гратки системи La - Sr - Cu - O. Показано, що густина коливальних станів системи з часом періодично деформується і має характер "перекачування" між основними піками (фононними і солітонної природи) густини коливальних станів. Ефект пов'язано з нелінійними резонансними процесами в системі.

Исследованы области взаимодействия элементарных возбуждений в кристаллах: ориентационные фазовые переходы в магнитодиэлектриках и доплерон-фононный, геликон-фононный и другие резонансы в металлах. Установлено, что спиновая динамика ориентационных фазовых переходов формируется под действием как прецессии, так и продольных колебаний намагниченности. Предложен критерий для оценки условий преобладания того или иного механизма. Выявлено принципиальное различие доплерон-фононного и геликон-фононного взаимодействий. Показаны возможные причины подавления доплерон-фононного резонанса в компенсированных металлах. Предложена нетрадиционная точка зрения на природу аномального скин-эффекта в магнитном поле.

Для напівобмеженого лінійного ланцюжка з домішкою на кінці, а також для необмеженого лінійного ланцюжка, що містить домішки заміщення та проникнення (в загальному випадку - триатомний дефектний кластер), одержано точні аналітичні вирази для локальних густин коливань атомів даної системи в залежності від відстані до дефекту, а також від параметрів дефекту (змін маси та силових сталих). Визначено залежність від параметрів дефекту умов виникнення та частот локальних коливань, а також амплітуд коливань з даними частотами різних атомів системи (тобто характер їхнього згасання). Одержано та проаналізовано точні аналітичні вирази, що визначають порогові значення параметрів дефекту як функцію відстані від домішкового атома до краю ланцюжка.

Здійснено спробу за допомогою методу молекулярної динаміки з парними модельними потенціалами знайти напівемпіричні закономірності для залежності ефективної енергії активації та передекспоненціального множника від маси легких домішкових атомів, а також від параметрів взаємодії. Використано два способи визначення коефіцієнта дифузії - з використанням часу стрибка та автокореляційної функції швидкостей. Отримані результати не відповідають оцінкам активації методом молекуляної статики.

Обговорено роль взаємодії не тільки найближчих сусідів в атомному ланцюжку при вивченні динаміки як ідеальної системи, так і системи з точковим дефектом. Побудовано функцію Гріна стаціонарних коливань ланцюжка при усіх частотах. Показано, що при урахуванні взаємодії з наступними за найближчими сусідами функція Гріна стає двопарціальною, причому характер її двох складових суттєво визначається власною частотою. Встановлено, що частотам суцільного спектра малих коливань відповідає функція Гріна, яка має одну складову типу плоскої хвилі, а другу - локалізовану поблизу джерела збурення. Така функція Гріна описує так звані квазілокальні коливання. При визначених дискретних частотах, що потрапляють до суцільного спектра, квазілокальне коливання перетворюється в локальне (яке не розповсюджується на нескінченність). Проаналізовано умови використання диференціальних рівнянь з четвертою просторовою похідною для опису довгохвильових коливань атомного ланцюжка. Сформульовано співвідношення між параметрами атомних взаємодій, які дозволяють використовувати такі рівняння. Обговорено асимптотики полів солітонів в нелінійному середовищі з просторовою дисперсією. Показано, що більшість параметрів солітону визначається законом дисперсії лінеаризованого рівняння.

Вивчено резонансні особливості процесів розсіяння фононів плоским дефектом в ГЦК кристалі з центральною взаємодією найближчих сусідів. Показано, що резонансні ефекти пов'язані із взаємодією фононів двох гілок спектра на плоскому дефекті. Одержано дисперсійні залежності частот резонансного відбиття і проходження. Для встановлення фізичної природи таких резонансів розраховано закони дисперсії локалізованих поблизу дефекту коливань в широкому інтервалі довжин хвиль. Встановлено, що лінії частот локалізованих коливань симетричного типу продовжуються в суцільному спектрі у вигляді дисперсійних кривих частот резонансного проходження фононів крізь дефект.

Сформульовано просту модель динаміки шаруватого кристала, який має гексагональну гратку, зі слабкою взаємодією атомів у сусідніх базисних площинах. Вивчено коливання, що розповсюджуються у базисній площині, вектор зміщення яких лежить у тій самій площині. Отримано закони дисперсії локалізованих у вільної поверхні низькочастотних (релеївського типу) і високочастотних (щілинних) коливань. Визначено область існування квазіповерхневих фононів, межі якої суттєво визначаються формою ізочастотних поверхонь двох мод об'ємних коливань. Встановлено, що в спектрі об'ємних коливань існують виділені частоти, при яких виникають особливості взаємодії пружних хвиль з поверхнею кристала. Показано, що дисперсійні криві поверхневих коливань, які відщеплюються від суцільного спектра, находять своє продовження у цьому спектрі у вигляді залежностей, що відповідають трансформації поперечних хвиль у поздовжні. Вивчено вплив поверхневого моношару домішкових атомів на локалізовані та псевдолокалізовані коливання.

Методом комп'ютерного моделювання планарних дефектів та шляхом розв'язування рівнянь Такагі - Топена досліджено топологію екстинкційних маятникових смуг інтенсивності в трикутнику Бормана в геометрії бреггівської дифракції. У випадках тонкого та товстого шарів з плоскими межами, а також для шорсткого планарного дефекту з неоднорідно розподіленими вздовж поверхні дефектами кулонівського типу (захороненим шаром точкових дефектів, які виникають за імплантації кремнію високоенергетичними іонами) виявлено особливості дифракції РП на межі дефекту. Встановлені явища багаторазового відбиття блохівських хвиль від поверхні дефекту, каналізування енергії хвильових полів вздовж межі поділу, явище аномальної видимості дефектів, розташованих поза трикутником Бормана. Показано існування незалежних сплесків інтенсивності від меж планарного дефекту в просторовому розподілі інтенсивності дифрагованого випромінювання по поверхні кристала, що допомагає визначити положення планарних дефектів.

Індекс рубрикатора НБУВ: В371.33 + В372.4

Рубрики:

Коливання атомів в кристалічній ґратці

Аморфний (склоподібний) стан твердого тіла

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В371.331

Рубрики:

Фонони

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Ключ. слова: псевдопотенціал, міжатомна взаємодія, ковалентні кристали, вільна енергія
Індекс рубрикатора НБУВ: В371.33 + В314.4

Рубрики:

Коливання атомів в кристалічній ґратці

Квантова механіка атомів

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В371.331 + В376.1

Рубрики:

Фонони

Твердість. Пружність. Поширення звуку (пружних коливань) в монокристалах

Шифр НБУВ: Ж14063 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджується поведінка базисних векторів повного зображення для несиметричної точки при граничному переході в симетричну точку. Установлено склад граничного зображення та факт появи лінійної залежності між базисними векторами, що ліквідує ряд суперечностей. Запроваджено поняття обмеженого індукованого зображення і на його основі запропоновано формули для базисних векторів, які при граничному переході перетворюються в базисні вектори тільки одного неприводимого зображення в симетричній точці. Використовується такий принцип: неприводиме зображення відповідає одному рівню енергії. Розглянуто два варіанти базисних векторів: функції Блоха (електронний спектр) і нескінченні суми по трансляціям (магнітний, фононний, ексітонний спектри, метод сильного зв'язку). Робота в деякому сенсі продовжує відому роботу L. P. Bouckaert, R. Smoluchowski, and E. Wigner, Phys. Rev. 50, 58 (1936).

Індекс рубрикатора НБУВ: В371.331

Рубрики:

Фонони

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

У класичному методі розрахунку зонної структури фотонного кристала електромагнітне поле хвилі, що поширюється у кристалі, розкладають по плоских хвилях. Задача пошуку дозволених частот для хвильового вектора в першій зоні Бриллюена зводиться до пошуку власних значень і власних векторів відповідної матриці розмірністю, яка забезпечує необхідну точність знаходження дозволених частот. Завдяки повільній збіжності розкладу по плоских хвилях необхідно розв'язувати матричне рівняння великої розмірності, що вимагає значних часів розрахунку. Метод знаходження дозволених частот, що запропоновано, Грунтується на методі зв'язаних хвиль (МЗХ) за відповідної постановки краєвих періодичних умов. Розроблено стійкий S-алгоритм розрахунку.

В классическом методе расчета зонной структуры фотонного кристалла электромагнитное поле волны, которая распространяется в кристалле, разлагают по плоским волнам. Задача поиска разрешенных частот для волнового вектора в первой зоне Бриллюена сводится к поиску собственных значений и собственных векторов соответствующей матрицы размерностью, которая обеспечивает необходимую точность нахождения разрешенных частот. Благодаря медленной сходимости разложения по плоским волнам, необходимо решать матричное уравнение большей размерности, что требует значительного времени расчета. Предлагаемый метод нахождения разрешенных частот основывается на методе связанных волн (МСВ) при соответствующей постановке краевых периодических условий.

Разработан устойчивый S-алгоритм расчета. Проведены расчеты зонной структуры 1D и 2D фотонных кристаллов самого простого строения. Получены зависимости точности расчета от числа связанных волн, причем N изменялось от 1 до 29

Систематизированы современные научные представления о структуре квазинизкоразмерных (сильноанизотропных) систем. Определены особенности спектров различных возбуждений и определена их роль в формировании динамических, термодинамических и кинетических характеристик квазинизкоразмерных структур. Рассмотрены их фононные свойства и колебательные спектры, а также возможности использования проникающего излучения для определения структуры кристалла. Изложены теоретические основы классической динамики решетки слабоанизотропных и квазианизотропных кристаллов.