|
Оглавление
Предисловие
Настоящий сборник состоит, главным образом, из статей, написанных мной в соавторстве со моими учениками и сотрудниками по Институту физики твердого тела Академии наук в Черноголовке. Их содержание отражает нашу работу с конца 60-х до середины 80-х годов, то есть в интервале около двадцати лет. Это было счастливое время становления и бурного развития нашего института, ставшего в конце 80-х годов одним из крупнейших и уважаемых в нашей стране физических институтов. Сотрудниками института был сделан значительный вклад в различные области физики твердого тела и материаловедения, такие как изучение электронных свойств металлов и полупроводников, оптика и спектроскопия экситонных состояний в кристаллах, изучение электронной структуры и свойств систем с малой размерностью, физика твердых тел при низких температурах и высоких давлениях. Металлургия и металловедение тугоплавких металлов, структура и механика композитных систем, дисперсионно упрочненных внутренне окисленных сплавов, аморфных и микрокристаллических сплавов – все эти области науки о материалах либо зародились в институте, либо получили в его стенах решающее развитие. К таким же областям можно отнести и ту научную область физики твердого тела, которой посвящен настоящий сборник – изучение взаимодействия дислокаций и электронов в кристаллах. Ко времени начала этих исследований наука о дислокациях – как о носителях пластической деформации уже получила значительное развитие. На основе знаний о структуре дислокаций и об их свойствах уже была построена физическая теория пластической деформации и упрочнения кристаллических телб и это произошло без значительного вклада советской науки. Здесь к середине 60-х годов научный фундамент уже был заложен, были написаны основные монографии и учебники [1–5]. Однако рядом лежала почти нетронутая научная область – изучение природы взаимодействия дислокаций с электронными возбуждениями в кристаллах, определяющей формирование электрических и оптических свойств кристаллов с дислокациями. А такое влияние, и весьма сильное, уже наблюдалось в первых экспериментах, проведенных на полупроводниковых кристаллах (Si, Ge, InSb, GaAs, CdS и др.) и щелочно-галоидных кристаллах – диэлектриках с широкой запрещенной электронной зоной. Так возникла наша научная область – на пересечении двух потоков знаний в физике твердого тела: знаний о дислокациях и знаний о природе электронных свойств. Нашим делом стало изучение всех сторон взаимодействия двух подсистем кристаллического тела – подсистемы электронной и подсистемы дислокационной. При этом мы поставили своей целью изучить процесс их взаимодействия не только в статике, но и в динамике. Экспериментальной основой такой постановки исследований послужил накопленный в институте опыт в отдельном изучении двух подсистем, участвующих во взаимодействии. Изучение дислокационной структуры полупроводников с помощью просвечивающей электронной микроскопии стало к тому времени в институте традиционной методикой, также как и изучение закономерностей движения дислокаций с помощью методики избирательного травления. Вторая группа методических приемов сводилась к методикам изучения электрических и оптических свойств кристаллов, которые также были развиты в институте. Я здесь специально не останавливаюсь на экспериментальной технике низких температур, также как на приемах получения высокочистых и высокосовершенных исходных образцов, без чего успешные эксперименты были бы невозможны. А во многих случаях именно наличие нужных начальных качеств исходных образцов (низкая исходная концентрация носителей тока, достаточно высокая пластичность кристаллов и др.) дало возможность наблюдать новые явления и эффекты при освещении деформируемых кристаллов или при включении в ходе пластической деформации электрического или магнитного поля. Таким же образом исходная низкая концентрация носителей тока позволила наблюдать на этом фоне сравнительно небольшие эффекты влияния на концентрацию и подвижность носителей тока вводимых в кристалл дислокаций. В результате проведения заранее обдуманных и тщательно подготовленных экспериментов возникла наша научная область, связанная с явлениями электрон-дислокационных взаимодействий, которую можно с полным основанием назвать дислокационной физикой. Можно считать, что настоящий сборник является единственным в мировой научной литературе, посвященным в целом дислокационной физике. Это связано с тем, что только в наших исследованиях вопрос рассматривается в целом и комплексно. В некоторых других отдельных исследованиях, проведенных в ряде стран (США, Германия, Италия, Польша и др.) внимание уделялось лишь отдельным конкретным аспектам дислокационной физики. Например, ЭПР на дислокациях в Si (Германия, США), концентрация и подвижность носителей тока в пластически деформированных кристаллах Ge (Германия, Италия). Я не считаю необходимым во введении останавливаться на содержании отдельных статей сборника. Для специалистов, вероятно, полезней прочесть сами эти статьи. Могу лишь сказать, что в составе авторов представлены почти мои ученики, с которыми я работал около двадцати лет в лаборатории дефектных структур Института физики твердого тела РАН. К сожалению, среди них нет проф. В.А. Гражулиса, скоропостижно скончавшегося летом 1998 года. Это был очень талантливый и организованный ученый. В последние годы он был руководителем государственной программы исследований по физике поверхности в нашей стране. Эта безвременная смерть – большая потеря для всей нашей российской физики. В заключение я хотел бы выразить свое глубокое удовлетворение тем, как в нашем небольшом научном сообществе развивалась наша научная работа. Мы многому друг от друга научились и работали в атмосфере взаимопомощи и свободного научного труда. Я хочу выразить всем своим ученикам и сотрудникам, как авторам этого сборника, так и тем, кто по тем или иным причинам не оказался в их числе, свое глубокое уважение и благодарность за многолетнее сотрудничество. Ю.А.Осипьян академик РАН, директор Института физики твердого тела РАН Об авторе
Предлагаемая вниманию читателей книга состоит из обзорных статей, написанных ученым с мировым именем и признанием, действительным членом Российской академии наук Юрием Андреевичем Осипьяном в соавторстве со своими учениками. Свою научную деятельность Ю.А.Осипьян начал в 1955 году после окончания Московского института стали и сплавов. Уже в этот ранний период его творчества ярко проявился его незаурядный талант. Он теоретически исследовал влияние квантовых эффектов на кинетику бездиффузионных фазовых переходов в кристаллах. Им также были выполнены экспериментальные исследования механических свойств нитевидных кристаллов и продемонстрировано, что их реальная прочность близка к теоретическому пределу. В начале 60-х годов Ю.А.Осипьян начал проводить пионерские экспериментальные исследования, связанные с изучением взаимодействия электронов с протяженными дефектами в кристаллах. В этот период им было открыто очень неожиданное и интересное явление, известное в настоящее время в научной литературе как фотопластический эффект. Последующие работы Ю.А.Осипьяна и его учеников в этом направлении вызвали не меньший научный интерес. Здесь стоит упомянуть обнаружение таких интересных новых эффектов, как электропластический эффект и наличие заряда на дислокациях в полупроводниках A^2B^6, существование кластеров "оборванных" валентных связей в ядрах дислокаций в кремнии, электронный спиновый резонанс и спинозависимая рекомбинация на дислокациях. Изящные эксперименты по высокочастотной проводимости привели к обнаружению квазиодномерных электронных зон, связанных с дислокациями и электродипольного спинового резонанса в этих зонах. Все эти работы послужили становлению новой, успешно развивающейся области физики – физики дислокаций в полупроводниковых кристаллах. Заслуги Ю.А.Осипьяна и созданной им научной школы в развитии этого направления физики твердого тела получили международное признание, а российская наука в области дислокационной физики твердого тела заняла ведущее положение в мировой науке. За эти работы в 1984 году Ю.А.Осипьян был награжден Академией наук СССР одной из высших наград по физике – золотой медалью им.П.Н.Лебедева. Позже он был награжден международной премией и золотой медалью им.А.П.Карпинского. Заслуги Ю.А.Осипьяна нашли отражение и в высших правительственных наградах. В 1986 году он получил почетное звание Героя Социалистического труда, а в 1999 году был награжден орденом "За заслуги перед Отечеством" II степени. Научный вклад академика Осипьяна в физику твердого тела не ограничивается лишь дислокационной физикой. С открытием высокотемпературной сверхпроводимости Ю.А.Осипьян активно включился в исследования по этой проблеме и быстро завоевал авторитет и международное признание в этой актуальной области. В настоящее время он активно занимается исследованием новых форм углерода – фуллеренов. Особо следует отметить масштабную научно-организационную деятельность Ю.А.Осипьяна. Он является членом Президиума Российской Академии наук и одним из организаторов Института физики твердого тела РАН. Много сил он вложил в становление этого института, в процесс отбора и воспитания научных кадров, в обеспечение и поддержание высокого научного уровня ведущихся в нем исследований. Общественная деятельность Ю.А.Осипьяна этим далеко не ограничивается. Он является председателем Научного Совета по физике твердого тела, членом Международного Комитета COSPAR, членом Совета Европейского физического общества, председателем Комитета российских ученых за разоружение, председателем Национального комитета российских кристаллографов, членом многих зарубежных академий. В 1990–1994 годах академик Ю.А.Осипьян активно работал в качестве Президента Международного Союза чистой и прикладной физики (IUPAP), в 1988–1991 годах был вице-президентом Академии наук СССР, а в период пребывания М.Горбачева Президентом СССР Ю.А.Осипьян являлся одним из 12 членов Президентского Совета. Для Ю.А.Осипьяна характерны удивительная доброжелательность и расположение к людям, мягкость в общении, личное обаяние, прирожденная интеллигентность. Он полон энергии и новых творческих замыслов, продолжает интенсивно и плодотворно работать. В.Б.Тимофеев, член-корреспондент РАН |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||