Temperature dependence of the dislocation drag constant in antimony

Abstract

The over-damped resonance of dislocation segments is investigated in single crystals in the frequency range 7.6 to 172.5 MHz in order to obtain information on the dislocation drag constant. The dislocation part of the losses is separated by two methods, namely by subtracting the internal friction of a crystal before straining from that of the strained crystal and by calculating the value analytically. The dislocation density is determined by etch pit counting. The data of the two methods show a good agreement. The frequency dependence of the internal friction due to dislocation motion is well described by the frequency profile given by the Granato-Liicke theory for an exponential length distribution of dislocation loops. The drag constant is obtained and increases from 6 X X 10~6 dyn s/cm2 at 100 К to 9 x 10-5 dyn s/cm2 at 300 K. The results correspond to a theoretical analysis of the dislocation drag near the Debye temperature due to the joint action of the phonon wind and “slow” phonon relaxation. Temperature dependences are obtained for the dislocation segment lengths in the deformed and non-deformed crystals.

З метою здобуття інформації про коефіцієнт демпфування дислокацій в монокристалах сурми досліджувався задемпфований резонанс дислокаційних сегментів в інтервалі частот 7,5 до 172,5 МГц. Дислокаційна компонента виділялася двома методами: шляхом віднімання з внутрішнього тертя деформованого кристала величини внутрішнього тертя до деформації, а також аналітичним шляхом. Щільність дислокації визначалась по фігурах травління. Дані, отримані обома методами, співпадають між собою. . Частотна залежність дислокаційного внутрішнього тертя добре описується частотним профілем, що передбачається теорією Гранато і Люкке для випадку експоненційного розподілу петель по довжинам. Отримана величина коефіцієнта демпфування дислокацій, яка зростала від 6 X 10~5 dyn s/cm2 при 100 К до 9 х 10-5 dyn s/cm2 при 300 К. Результати узгоджуються з теоретичним розглядом демпфування дислокацій поблизу Дебаївської температури в межах суперпозиції механізмів релаксації „повільних* фононів і фононного вітру. Отримана температурна залежність довжини дислокаційного сегменту в деформованому і недеформованому монокристалах.

С целью получения информации о коэффициенте демпфирования дислока¬ции в монокристаллах сурьмы исследовался задемпфированный резонанс дислокационных сегментов в интервале частот 7,5 до 172,5MHz. Дислокацион¬ная компонента выделялась двумя методами: путем вычитания из внутрен¬него трения деформированного кристалла величины внутреннего трения до деформации, а также аналитическим путем. Плотность дислокации определя¬лась по фигурам травления. Данные, полученные обоими методами, согласу¬ются между собою. Частотная зависимость дислокационного внутреннего трения хорошо описывается частотным профилем, предсказываемым теорией Гранато и Люкке для случая экспоненциального распределения петель но длинам. Получена величина коэффициента демпфирования дислокаций, которая росла от 6 X 10~5 dyn s/cm2 при 100 К до 9 х 10-5 dyn s/cm2 при 300 К. Результаты согласуются с теоретическим рассмотрением демпфирования дислокаций в окрестности дебаевской температуры в рамках суперпозиции механизмов релаксации „медленных*1 фононов и фононного ветра. Получена температурная зависимость длины дислокационного сегмента в деформи¬рованном и недеформированном монокристаллах.