Ëûñàêîâ Â.Ñ. Бузулукский гуманитарнотехнологический институт (филиал) Оренбургского государственного университета Î ÄÛÐÎ×ÍÎÌ ÏÎËßÐÎÍÅ ÌÀËÎÃÎ ÐÀÄÈÓÑÀ  α -ÊÂÀÐÖÅ Â ðàáîòå ðàññìàòðèâàåòñÿ îáðàçîâàíèå äûðî÷íîãî ìàëîãî ïîëÿðîíà êèñëîðîäíîãî òèïà â íèçêîòåìïåðàòóðíîì α -êâàðöå. Ïðîèçâåäåí ðàñ÷åò åãî îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ, àíàëèçèðóåòñÿ ïðûæêîâûé ìåõàíèçì ïåðåìåùåíèÿ è îêîí÷àòåëüíàÿ àâòîëîêàëèçàöèÿ ñ ñîçäàíèåì ïðè ýòîì ñòàáèëüíî óñòîé÷èâîãî ìîëåêóëÿðíîãî ïîëÿðîíà O32− . Âçàèìîäåéñòâèå íîñèòåëÿ çàðÿäà ÍÇ (ýëåêòðîíà èëè äûðêè) ñ èîíàìè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðîñòàòè÷åñêèì âçàèìîäåéñòâèåì, âûçûâàþùèì ëîêàëüíóþ ïîëÿðèçàöèþ (äåôîðìàöèþ) ðåøåòêè, ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ êîòîðîé èìååò âèä òðåõìåðíîé «ÿìû». ÍÇ, ñîçäàâøèé ïîòåíöèàëüíóþ ÿìó (Ïß), ñïîñîáåí àâòîëîêàëèçîâàòüñÿ ñ ýíåðãèåé Åàë â ýòîé ÿìå, èìåþùèé ãëóáèíó Í, ñîïîñòàâèìóþ ñ ýíåðãèåé ëîêàëüíîé äåôîðìàöèè Åëä. Ïîñëåäíÿÿ ðàâíà ïîëîâèíå ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè Åð, ÷àñòî íàçûâàåìîé ýíåðãèåé ñâÿçè ïîëÿðîíà. Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî åñëè ðàäèóñ ïîëÿðîíà rð≤d, ãäå d ïîñòîÿííàÿ ýëåìåíòàðíîé ÿ÷åéêè êðèñòàëëà, òî îí íàçûâàåòñÿ ïîëÿðîíîì ìàëîãî ðàäèóñà (ÏÌÐ), â ïðîòèâíîì ñëó÷àå ïîëÿðîíîì áîëüøîãî ðàäèóñà (ÏÁÐ). Íàõîäÿñü â äîñòàòî÷íî ãëóáîêîé Ïß, íîñèòåëü çàðÿäà ñâîèì ïîëåì ïîääåðæèâàåò ïîëÿðèçàöèþ ðåøåòêè. Êîìáèíàöèÿ àâòîëîêàëèçîâàííîãî ÍÇ ñ èíäóöèðîâàííîé èì ïîëÿðèçàöèîííîé ÿìîé ïîëó÷èëà íàçâàíèå ïîëÿðîíà. Ýòà ïîëÿðèçàöèÿ ñïîñîáíà ñëåäîâàòü çà íîñèòåëåì çàðÿäà ïî ìåðå åãî ïåðåìåùåíèÿ â êðèñòàëëå. Äðóãèìè ñëîâàìè, ïðîèñõîäèò îáðàçîâàíèå äâèæóùåãîñÿ ïîëÿðîíà ñ îäíîâðåìåííûì âîçðàñòàíèåì åãî ýôôåêòèâíîé ìàññû mð= míç*(1+ α /6), ãäå míç * – ýôôåêòèâíàÿ ìàññà íîñèòåëÿ çàðÿäà â ïîêîÿùåìñÿ ïîëÿðîíå, à α áåçðàçìåðíàÿ êîíñòàíòà ñâÿçè, õàðàêòåðèçóþùàÿ ñèëó âçàèìîäåéñòâèÿ ÍÇ ñ ôîíîíàìè ðåøåòêè. Íàñòîÿùàÿ ðàáîòà ïîñâÿùåíà èçó÷åíèþ ïîëÿðîíà â α -êâàðöå â ïðåäïîëîæåíèè åãî îáðàçîâàíèÿ â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ ÍÇ ñ ïîëÿðèçàöèåé ðåøåòêè, âûçâàííîé ïðîäîëüíûìè îïòè÷åñêèìè ôîíîíàìè (LÎÔ). Ýíåðãèÿ ñâÿçè ïîëÿðîíà Åð Ýíåðãèÿ ñâÿçè ïîëÿðîíà Åð â èîííîé è èîííî-êîâàëåíòíîé ðåøåòêàõ îöåíèâàåòñÿ ñ ïîìîùüþ äâóõ ðàçíûõ ðàñ÷åòíûõ ïðèåìîâ, â îñíîâå êîòîðûõ ëåæàò êîíñòàíòà ñâÿçè α è ðàäèóñ ïîëÿðîíà rð.  ïåðâîì ñëó÷àå ïîä α ïîíèìàåòñÿ ñèëà âçàèìîäåéñòâèÿ, ó÷èòûâàþùàÿ íåïðåðûâíîå âçàèìîäåéñòâèå ïåðåìåùàþùåãîñÿ íîñèòåëÿ çàðÿäà ñ ïðîäîëüíûìè ÎÔ. Ñîîòâåòñòâóþùàÿ êîíñòàíòà ñâÿçè α îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì [1]: 1 e 2 m* 2 , α= ε ýô h 2hωLO ãäå hωLO ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ýíåðãèþ LÎÔ, íàèáîëåå ýôôåêòèâíî âçàèìîäåéñòâóþùèõ ñ äûðêîé; m * ýôôåêòèâíàÿ ìàññà ÍÇ; e çàðÿä −1 −1 −1 = ε îï − ε ñò ýôôåêòèâíàÿ äèýëåêýëåêòðîíà; ε ýô òðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü, à ε îï è ε ñò ñîîòâåòñòâåííî îïòè÷åñêàÿ è ñòàòèñòè÷åñêàÿ äèýëåêòðè÷åñêèå ïðîíèöàåìîñòè, ðàâíûå â êâàðöå 2,4 è 4,46.  α − SiO2 ñàìûì âåðîÿòíûì ÿâëÿåòñÿ LÎÔ ñ hωLO = 0,052ý [2], ε ýô = 5,2 , ýôôåêòèâíàÿ ìàññà äûðêè m *+ = 10 ⋅ m 0 = 10 ⋅ 9,1⋅10 −28 ã = = 91⋅10 −28 ã . Çíàíèå âåëè÷èíû α ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü êàê ýíåðãèþ ïîëÿðîíà Åð=0,2α2 h ωLO, òàê è ýíåðãèþ åãî àâòîëîêàëèçàöèè Åàë â Ïß, ñîñòàâëÿþùóþ α h ωLO [1]. Îöåíêà êîíñòàíòû α äàëà åå âåëè÷èíó, ðàâíóþ 9,8, ÷òî àâòîìàòè÷åñêè ñâèäåòåëüñòâóåò î íàëè÷èè â êâàðöå ñèëüíîé ñâÿçè (α > 6-10), à ñîâïàäàþùèå çíà÷åíèÿ Åëä= 0,5 ý è Åàë= 0,5 ý ïîä÷åðêèâàþò ôèçè÷åñêèé ôàêò ïîëíîé âçàèìîñâÿçè ìåæäó íèìè. Äðóãèìè ñëîâàìè, Åëä íå ìîæåò ïðåâûøàòü çàòðà÷èâàåìóþ ýíåðãèþ àâòîëîêàëèçàöèè Åàë äëÿ àíàëèçèðóåìîãî äûðî÷íîãî ïîëÿðîíà â êâàðöå. Âîçíèêàåò âîïðîñ: íà îñíîâàíèè êàêîãî êðèòåðèÿ îïðåäåëÿåòñÿ íå òîëüêî ðàçóìíàÿ ãëóáèíà Ïß, íî è ñòàáèëüíîå ïîëîæåíèå ïîëÿðîíà, íàõîäÿùåãîñÿ â íåé? Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî êðèòè÷åñêèì ïàðàìåòðîì, îòâå÷àþùèì íà ïîñòàâëåííûé âîïðîñ, ñëóæèò ÷èñëåííîå çíà÷åíèå âûðàæåíèÿ [3]: 0 8 = π2 h 2/ 2m*d02 = 0,48 ý (d0 = 2,8 A – äèàìåòð ВЕСТНИК ОГУ №5(86)/май`2008 % Естественные науки ïîòåíöèàëüíîé ÿìû): åñëè ãëóáèíà òðåõìåðíîé Ïß áîëüøå çíà÷åíèÿ ïðèâåäåííîãî âûðàæåíèÿ V, òî ïîëÿðîí â ÿìå îáëàäàåò ñâÿçàííûìè ñîñòîÿíèÿìè. Ðàñ÷åò ïîêàçàë, ÷òî H (0, 5 ýÂ) > 8 (0,48 ýÂ), à ñëåäîâàòåëüíî, äûðî÷íûé ïîëÿðîí â êâàðöå, íàõîäÿñü â ÿìå, äåéñòâèòåëüíî îáëàäàåò ñâÿçàííûì óñòîé÷èâûì ñîñòîÿíèåì. Îòñþäà âûòåêàåò, ÷òî äëÿ ñâîåãî ïîñëåäóþùåãî äâèæåíèÿ íåîáõîäèìà ýíåðãèÿ, ñîïîñòàâèìàÿ ñ ãëóáèíîé Í ïîòåíöèàëüíîé ÿìû. Âî âòîðîì ñëó÷àå ýíåðãèÿ ñâÿçè ïîëÿðîíà ñ ó÷åòîì åãî ðàäèóñà rð äàåòñÿ ôîðìóëîé [1]: Ep = e2 4ε ýô rp =1,0 ýÂ, ãäå ïîä rð ïîäðàçóìåâà- åòñÿ ðàññòîÿíèå äëÿ ÍÇ, íà êîòîðîì êðèñòàëëè÷åñêàÿ ñðåäà (ðåøåòêà) âîêðóã íîñèòåëÿ ïîëíîñòüþ ïîëÿðèçîâàíà, à êîíêðåòíûé ðàñ÷åò ýôôåêòèâíîãî ðàäèóñà îñóùåñòâëÿåòñÿ âûðàæåíèåì 0 rp = 5h 2ε ýô m*+e 2 , êîòîðûé â α-SiO2 ðà0 âåí 1,376 A . Ïîñêîëüêó rð<à0 = 4,82 A , òî ìîæíî ãîâîðèòü î äûðî÷íîì ïîëÿðîíå ìàëîãî ðàäèóñà (ÏÌÐ) ñ Ep = 1 ýÂ. Äåëî â òîì, ÷òî ïðè îöåíêå ðàäèóñà ýôôåêòèâíàÿ ìàññà äûðêè (êàê è ðàíåå) â íåíàðóøåííîé ðåøåòêå áðàëàñü ðàâíîé 10 m0. Åñëè áû ïðè ðàñ÷åòå rð áðàëàñü ýôôåêòèâíàÿ ìàññà ýëåêòðîíà m*– = 0,5 0 m0 = 4,55⋅10-28 ã, òî rð ñîñòàâèë áû áîëåå 27 A , íàìíîãî ïðåâîñõîäÿ à0. Òàêèì îáðàçîì, èñêëþ÷åíà ðåàëèçàöèÿ ýëåêòðîííîãî ïîëÿðîíà áîëüøîãî ðàäèóñà, ïðîòèâîðå÷àùåãî âñåì ïðîäåëàííûì îöåíêàì â α-SiO2. 0 Èñõîäÿ èç âåëè÷èíû rð = 1,376 A ÏÌÐ, áëèçêîé ê ðàäèóñó èîíà êèñëîðîäà, è õîðîøî èçâåñòíîãî ôàêòà, ÷òî â êâàðöå öåíòðàì ðîæäåíèÿ è çàõâàòà äûðîê ñëóæàò òîëüêî ñòðóêòóðíûå è ìåæäîóçåëüíûå êèñ0 ëîðîäû ñ r = 1,4 A , ñîâïàäàþùèì ñ ðàäèóñîì Ïß [1], ñëåäóåò ñ÷èòàòü, ÷òî äûðêà ïðåèìóùåñòâåííî íàõîäèòñÿ â ñâÿçàííîì ñîñòîÿíèè íà èîíå êèñëîðîäà, ñïîñîáñòâóÿ òåì ñàìûì ôîðìèðîâàíèþ äûðî÷íîãî ÏÌÐ (ÄÏÌÐ). Ñëåäîâàòåëüíî, ïðîâåäåííûå ðàñ÷åòû ñâèäåòåëüñòâóþò î ðîæäåíèè ÄÏÌÐ ïðè âçàèìîäåéñòâèè èçáûòî÷íîé äûðêè â êâàðöå ñ ýôôåêòèâíûìè ïðîäîëüíûìè îïòè÷åñêèìè ôîíîíàìè h ωLO = 0,052 ýÂ.  êîíå÷íîì ñ÷åòå ýíåðãèÿ Åàë äûðî÷íîãî ïîëÿðîíà è ýíåðãèÿ åãî ëîêàëüíîé äå- & ВЕСТНИК ОГУ №5(86)/май`2008 ôîðìàöèè ðàâíû ìåæäó ñîáîé ïðè íàõîæäåíèè ÄÏÌÐ â Ïß ãëóáèíîé 0,5 ýÂ. Ïåðåìåùåíèå ÄÏÌÐ â êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêå SiO2  ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå â êâàðöå ïðè òåìïåðàòóðå T ≥ θOD (îïòè÷åñêàÿ äåáàåâñêàÿ òåìïåðàòóðà θOD = 297 o K [4])è ïðè óñëîâèè ñèëüíîãî «äûðî÷íî-LÎÔ» âçàèìîäåéñòâèÿ ïîëíîñòüþ èñêëþ÷åíà âîçìîæíîñòü çîííîãî äâèæåíèÿ äûðî÷íîãî ÏÌÐ. Ïåðåìåùåíèå ïîëÿðîíà ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ òîëüêî òåðìè÷åñêè àêòèâèðîâàííûìè ïðûæêàìè (ïåðåñêîêàìè): äûðêà (ò.å. ÄÏÌÐ) ñïîñîáíà ïåðåñêàêèâàòü èç îäíîãî ñâîåãî ëîêàëèçîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ â Ïß â äðóãîå àíàëîãè÷íîå ïîëîæåíèå ïîä äåéñòâèåì ýíåðãèè ïðûæêà Åí, êîòîðàÿ ïðè ýòèõ ïåðåñêîêàõ ïåðåäàåòñÿ êîëåáàíèÿìè ñòðóêòóðíûõ èîíîâ êèñëîðîäà è êðåìíèÿ ðåøåòêè. Ñàì æå ïðûæêîâûé ïðîöåññ âîçìîæåí ïðè óñëîâèè, ÷òî ýíåðãèè ïîëÿðîíîâ îäèíàêîâû â òåõ ìåñòàõ ðåøåòêè, ìåæäó êîòîðûìè è ïðîèñõîäèò ïåðåñêîê. Âûðàæåíèå äëÿ ïðûæêîâîé ýíåðãèè Åí≈1/2Åð = 0,5 ýÂ[5] ñîïîñòàâèìî ñ ãëóáèíîé Í = 0,5 ý Ïß, â êîòîðîé àâòîëîêàëèçîâàí ÄÏÌÐ, ÷òî è ïîçâîëÿåò ïðåäñòàâëÿòü åãî äâèæåíèå ñ ïîìîùüþ òåðìîàêòèâèðîâàííûõ ïðûæêîâ êàê âíóòðè îáúåìà êâàðöà, òàê è âäîëü åå îäíîìåðíîé ìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðû. Âïîëíå ïîíÿòíî, ÷òî âåðîÿòíîñòü P, õàðàêòåðèçóþùàÿ êàæäûé ïðûæîê ïîëÿðîíà, èìååò òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü, ïðîïîðöèîíàëüíóþ åõð(-Åí/êîÒ). Ñ äðóãîé ñòîðîíû, âåðîÿòíîñòü äîëæíà áûòü ðàâíà ïðîèçâåäåíèþ ωLO (èç h ωLO = 0,052 ýÂ) íà ýêñïîíåíöèàëüíûé ôàêòîð: P = ωLO⋅åõð(-Åí/êîÒ), ïðè÷åì P-1 ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñðåäíåå âðåìÿ ìåæäó äâóìÿ ïîñëåäîâàòåëüíûìè ïðûæêàìè.  òî æå âðåìÿ ñ ïðûæêàìè ïîëÿðîíà ñâÿçàíà «ïðûæêîâàÿ ïîäâèæíîñòü» µ, îïèñûâàþùàÿ äâà ïðûæêîâûõ ìåõàíèçìà [5]. Ñ ïåðâûì èç íèõ îòîæäåñòâëÿþòñÿ ïðûæêè äûðî÷íûõ ÏÌÐ â ðàçëè÷íûõ íàïðàâëåíèÿõ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè. Ñîîòâåòñòâóþùåå çíà÷åíèå µ1 = 1 ea 02 P = 0,47*10-7 ñì2/ 6 k 0T Âñ. Âòîðîé æå ìåõàíèçì ïðåäïîëàãàåò íàïðàâëåííûå ïðûæêè ïîëÿðîíîâ, ò.å. ðåàëèçàöèþ êîíêðåòíîé ïðûæêîâîé ïðîâîäèìîñòè. Òîãäà çàâèñèìîñòü ïîäâèæíîñòè ÏÌÐ îïèñûâàåòñÿ О дырочном поляроне малого радиуса в α кварце Лысаков В.С. ea 2 âûðàæåíèåì: µ 2 = k T ωLO exp(− E í / k 0 T ) â ïðåä0 ïîëîæåíèè ðàâåíñòâà à≈R. Çäåñü R ýòî ïðûæêîâîå ðàññòîÿíèå, ðàâíîå ïî äëèíå îäíîìó ïåðåñêîêó, ñîâåðøàåìîìó ïîëÿðîíîì â Î-Î-íà0 ïðàâëåíèè.  ñëó÷àå ÏÌÐ [6] R = 2.5rp = 3.44 Α è íàõîäèòñÿ â õîðîøåì ñîãëàñèè ñ ÝÏÐ-äàí0 íûìè (3,46 A ) àíàëèçèðóåìîãî êâàðöà [7]. Ýòîò ìåõàíèçì èìååò ðåàëüíîå çíà÷åíèå. Äåéñòâèòåëüíî, ðàñ÷åòíîå çíà÷åíèå åãî ïîäâèæíîñòè (ïðè 300 Ê) ñîñòàâëÿåò: µ1 = 1,44⋅10-7ñì2/Âñ, ïðåâûøàÿ µ1 â òðè ðàçà. Ýòî ñðàâíåíèå ïîêàçûâàåò, ÷òî èç äâóõ ìåõàíèçìîâ ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå èìååò âòîðîé ìåõàíèçì, ïîñêîëüêó â òâåðäîòåëüíîé ýëåêòðîíèêå âñå èñïîëüçóåìûå êðèñòàëëè÷åñêèå ýëåìåíòû îðèåíòèðóþòñÿ îòíîñèòåëüíî òåõ êðèñòàëëîôèçè÷åñêèõ îñåé, âäîëü êîòîðûõ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåðåíîñ ÍÇ.  ðàññìàòðèâàåìîì êîíòåêñòå ìîæíî ãîâîðèòü î «ïðûæêîâîé äèíàìèêå» ïîëÿðîíîâ â α-SiO2. Ïðè ýòîì íàïðàâëåííûé ïðîöåññ ïîëÿðîííîé ïðîâîäèìîñòè â êâàðöå îñóùåñòâëÿåòñÿ íà òîì ðàññòîÿíèè, êîòîðîå îïðåäåëÿåòñÿ ïðîèçâåäåíèåì R íà ÷èñëî àêòîâ ðàññåÿíèÿ (ñîóäàðåíèé) n; ýòî ÷èñëî ñîóäàðåíèé ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì ïîëÿðîí-LÎÔ âçàèìîäåéñòâèé n = ãäå N ô = ( åõð( ( 2N ô + 1)Å 0 hϖ ιο , hϖ ιο ) − 1) −1 ÷èñëî àêòèâíûõ ôîÊ 0Ò íîíîâ, Å0 ñðåäíÿÿ íà÷àëüíàÿ êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ ïîëÿðîíîâ, ðàâíàÿ ïîëîâèíå øèðèíû âàëåíòíîé çîíû êâàðöà [8]. Ïîäñòàíîâêà h ωLO= 0,052 ýÂ, Å0 = 4,5 ý ïðè 300 Ê äàåò n = 0 133; òîãäà nR = 390 A .  ñâîþ î÷åðåäü, ïðè îïòè÷åñêîé òåìïåðàòóðå Äåáàÿ â êâàðöå, ñîñòàâëÿþùåé 297 Ê, òåïëîâàÿ ñêîðîñòü ïîëÿðîíîâ ðàâíà (3Ê0 Ò/mð)1/2 = 2,3⋅106 ñì/ñ, à ñëåäîâàòåëüíî, âðåìÿ îäíîãî ïðûæêà (âðåìÿ ðåëàêñàöèè) τr = R /υ ò = 1,5 ⋅10-14 [9]. Äàííîå τr ïîçâîëÿåò îöåíèòü îáùåå âðåìÿ æèçíè ïîëÿðîíà τ= nτr = 2 ⋅10-12 ñ[8], äîñòàòî÷íî áîëüøîå ïî ñðàâíåíèþ ñ âðåìåíåì åãî 0 îáðàçîâàíèÿ ∼ 10-2 ñ. Íà ðàññòîÿíèè 390 A ïîëÿðîí ñîâåðøàåò ïåðåñêîêè ñ ìàññîé mð = 2,6 m *+ . Ïðè ñâîåì ïðûæêîâîì ïåðåíîñå ÄÏÌÐ âçàèìîäåéñòâóåò íå òîëüêî ñ LÎÔ ( h ωLO = 0,052 ýÂ), íî è ñ ÎÔ âñåãî ñïåêòðàëüíîãî ñîñòàâà, îáóñëàâëèâàåìîãî äåôîðìàöèåé Si – O ñâÿçåé, ñ ìàêñèìàëüíî âûñîêèìè çíà÷åíèÿìè LÎÔ ≈ 0, 158 ý [2]. Ïîýòîìó ñ ó÷åòîì ýíåðãèè ïðûæêà Åí = 0,5 ý ñëåäóåò, ÷òî ïåðåõîä ÄÏÌÐ â íîâîå ïîëÿðîííîå èëè èíîå ýíåðãåòè÷åñêîå ñîñòîÿíèå íå òðåáóåò äîïîëíèòåëüíîé ýíåðãèè àêòèâàöèè. Ïåðåõîä ÄÏÌÐ â ìîëåêóëÿðíûé ïîëÿðîí O32− Ïðèâåäåííûé ìàòåðèàë ïîçâîëÿåò âûñêàçàòü ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî íà çàêëþ÷èòåëüíîì ýòàïå ñâîåãî äâèæåíèÿ ÄÏÌÐ â âèäå äûðêè êèñëîðîäíîãî ÏÌРΖ ïåðåéäåò â ò.í. ìîëåêóëÿðíûé ïîëÿðîí (ÌÏ) òèïà O32− èç-çà ñâîåãî âçàèìîäåéñòâèÿ ñî ñòðóêòóðíûì èîíîì Î2– áåç äûðêè: Î-+Î2-→ O32− .  êâàðöå ñ ïîäîáíîé «êèñëîðîäíîé» ìîëåêóëîé, ò.å. ñ ÌÏ O32− -òèïà, îòîæäåñòâëÿåòñÿ ñòàáèëüíî óñòîé÷èâàÿ ñèñòåìà, ãäå äûðêà ëîêàëèçîâàíà íà îäíîì êèñëîðîäå èç äâóõ, ñôîðìèðîâàâøàÿñÿ â âåðõíåé óçêîé ÷àñòè E yV ≈3,0 ý âàëåíòíîé çîíû Å8[8]. Èíûìè ñëîâàìè, ÌÏ O32− îáðàçóåòñÿ âñëåäñòâèå ñâÿçè ìåæäó íàïîëîâèíó çàíÿòîé îðáèòàëüþ íåïîäåëåííîé ïàðû íà îäíîì èîíå Ζ è ïîëíîñòüþ çàíÿòîé îðáèòàëüþ íà äðóãîì ñòðóêòóðíîì àòîìå Î2– [1]. Äëÿ ïîäòâåðæäåíèÿ ôàêòà âîçíèêíîâåíèÿ äûðî÷íîãî ÌÏ O32− , åãî ñòàáèëüíî óñòîé÷èâîãî ïîëîæåíèÿ â êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêå êâàðöà è âåëè÷èíû rð(ÌÏ), ïðèáëèçèòåëüíî ðàâíîé äâóì îáû÷íûì êèñëîðîäíûì ðàäèóñàì, ñëåäóåò îæèäàòü âûïîëíåíèÿ ñëåäóþùèõ äâóõ óñëîâèé. Ïåðâûì îñíîâíûì óñëîâèåì ÿâëÿåòñÿ îòâåò íà âîïðîñ î ïðèíöèïèàëüíî âîçìîæíîì ôîðìèðîâàíèè è äàëüíåéøåì ñóùåñòâîâàíèè ìîëåêóëÿðíîãî ïîëÿðîíà O32− â ñàìîçàõâà÷åííîì ñîñòîÿíèè (âîçíèêàåò ñîñòîÿíèå àâòîëîêàëèçàöèè äûðêè). Äðóãèìè ñëîâàìè, âîçìîæíà ëè ëîêàëèçàöèÿ äûðêè ïðè åå ïåðåõîäå èç äåëîêàëèçîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ â íåâîçìóùåííîé ðåøåòêå â ëîêàëèçîâàííîå, ÷òî îïðåäåëÿåòñÿ îòðèöàòåëüíûì çíà÷åíèåì ñóììàðíîãî èçìåíåíèÿ ýíåðãèè äûðêè ïðè ýòîì ïðîöåññå. Òàêèì îáðàçîì, ñëåäóåò îæèäàòü âûïîëíåíèÿ ðàâåíñòâà: Åëîê+Åïîë+Åñâ=∆Å, êîòîðîå < 0.  äàííîì âûðàæåíèè ýíåðãèÿ ëîêàëèçîâàííîé äûðêè Åëîê. Òàêàÿ Åëîê, çàòðà÷åííàÿ â ñàìîì ìåõàíèçìå ëîêàëèçàöèè, ïîëîВЕСТНИК ОГУ №5(86)/май`2008 ' Естественные науки æèòåëüíà è ïðèáëèçèòåëüíî ðàâíà ïîëîâèíå ýíåðãèè, óçêîé ÷àñòè âàëåíòíîé çîíû, ò.å. Åëîê=1/2ÅyV. Åïîë ýòî ïîëíàÿ ýíåðãèÿ ïîëÿðèçàöèè, èñïîëüçóåìàÿ äûðêîé ïðè åå çàõâàòå íà äâà èîíà êèñëîðîäà, íàõîäÿùèõñÿ â ðàâíîâåñíûõ ïîëîæåíèÿõ â ðåøåòêå. Åïîë â èìåþùåì ìåñòî «çàõâàòå» çàðÿäà îòðèöàòåëüíà. Ñ ôèçè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ ëîêàëèçîâàííûé çàðÿä (äûðêà) íàõîäèòñÿ â ïîëå ëîêàëüíîé ïîëÿðèçàöèè äâóõ èîíîâ êèñëîðîäà, ðàññòîÿíèå ìåæäó êîòîðûìè íå ìåíÿåòñÿ. Åñâ ýíåðãèÿ ñâÿçè ìîëåêóëû ÌÏ O23− ïðè óñëîâèè èçìåíåíèÿ ðàññòîÿíèÿ ìåæäó äâóìÿ êèñëîðîäàìè äî åãî ðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ. Çàòðà÷èâàåìàÿ ýíåðãèÿ ñâÿçè îòðèöàòåëüíà. Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå, ÷òî â øèðîêîçîííîì èîííî-êîâàëåíòíîì êâàðöå Åëîê = 1,5ýÂ, ýíåðãèÿ ïîëíîé ïîëÿðèçàöèè E ëîê = 1 e2 = 2,0 ε ýô rp ýÂ, à Åñâ â ìîëåêóëå O23− , â êî- òîðîì äûðêà ëîêàëèçîâàíà íà îäíîì êèñëîðîäå, à íå íà äâóõ ñâÿçàííûõ êèñëîðîäàõ, èìååò ðåàëüíóþ âåëè÷èíó ïîðÿäêà 1,5 ý [10]; ñ ó÷åòîì îòðèöàòåëüíûõ çíà÷åíèé Åïîë è Åñâ ïîëó÷àåì ∆Å<0. Ñëåäîâàòåëüíî, ïðîäåëàííàÿ îöåíêà äîêàçûâàåò àâòîëîêàëèçàöèþ äûðêè ñ îáðàçîâàíèåì O23− ìîëåêóëÿðíîãî ïîëÿðîíà. Âòîðîå óñëîâèå õàðàêòåðèçóåò ïîçèöèþ ïðàêòè÷åñêè íåïîäâèæíîãî ÌÏ, íàõîäÿùåãîñÿ â ïðîñòîé ìîëåêóëÿðíîé ðåøåòêå êâàðöà, ýëåìåíòàðíàÿ ÿ÷åéêà êîòîðîé ñîäåðæèò îäíó ôîðìóëüíóþ åäèíèöó SiO2, ò.å. îäèí Si è äâà Î [11].  ýòîì ñëó÷àå O23− ðàñïîëîæåí îêîëî ñâÿçàííîé ïàðû èîíîâ êðåìíèÿ è êèñëîðîäà, ñ êîòîðûìè è îñóùåñòâëÿåòñÿ îòíîñèòåëüíî ñëàáîå «ÌÏ-LÎÔ» âçàèìîäåéñòâèå. Ýòî îçíà÷àåò, äûðî÷íûé ÌÏ íå ïåðåìåùàåòñÿ ÷åðåç ìîëåêóëÿðíóþ ðåøåòêó êâàðöà â ñîçäàííîé èì Ïß, à íàõîäèòñÿ â ñòàáèëüíî óñòîé÷èâîé ïîçèöèè â ýëåìåíòàðíîé ÿ÷åéêå, ñîäåðæàùåé òîëüêî îäèí SiO2 ñòðóêòóðíûé êîìïëåêñ. Êðîìå òîãî, âòîðîå óñëîâèå ïîä÷åðêèâàåò, ÷òî ìèíèìàëüíîå îñíîâíîå ñîñòîÿíèå ÌÏ â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè îïðåäåëÿåòñÿ åãî íàõîæäåíèåì â ñôåðè÷åñêîé ïîëîñòè ñ íåïðîíèöàåìûìè ñòåíêàìè ðàäèóñà rñô. Èìåííî ïîäîáíîå íàõîæäåíèå ÌÏ O32− ìîæíî èíòåðïðåòèðîâàòü â êà÷åñòâå åãî àâòîëîêàëèçàöèîííîãî ñîñòîÿíèÿ, ðàäèóñ êîòîðîãî rð(ÌÏ) äîëæåí ñîîòâåòñòâîâàòü óäâîåííîìó ðàäèó0 ñó rð (ÄÌÏÐ), ò.å. ñîñòàâëÿòü 2,75 A .  àíàëèçèðóåìîì ñëó÷àå ðàäèóñ ñôåðû rñô ñîâìåñ(ÌÏ) [3]: òèì ñ ðàäèóñîì rð rñô ≈ rp (MP ) = π 2 ε ýô h 2 m *+ e 2 0 = 2,72 A . Ñîâïàäåíèå çíà÷å- íèé 2rð è rð(ÌÏ) ïîçâîëÿåò êîíñòàòèðîâàòü, ÷òî íà çàêëþ÷èòåëüíîé ñòàäèè ïåðåõîäà ÄÌÏÐ â àâòîëîêàëèçîâàííîå ñîñòîÿíèå çàêàí÷èâàåòñÿ ôîðìèðîâàíèåì ñòàáèëüíî óñòîé÷èâîãî, ñëàáî âçàèìîäåéñòâóþùåãî ñ SiÎ âàëåíòíûìè êîëåáàíèÿìè Å-òèïà ìîëåêóëÿðíîãî äûðî÷íîãî ïîëÿðîíà O32− . Ñïèñîê èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû: 1. Moòò H., Äýâèñ Ý. Ýëåêòðîííûå ïðîöåññû â êðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâàõ. Ì.: Ìèð, 1974. 472 ñ. 2. Ëàçàðåâ À.Í., Ìèðãîðîäñêèé À.Ï., Èãíàòüåâ È.Ñ., Êîëåáàòåëüíûå ñïåêòðû ñëîæíûõ îêèñëîâ. Ë.: Íàóêà, 1975. 296 ñ. 3. Àíñåëüì À.È. Ââåäåíèå â òåîðèþ ïîëóïðîâîäíèêîâ. Ì.: Íàóêà, 1978. 615 ñ. 4. Ëûñàêîâ Â.Ñ. Ðàññåÿíèå ýêñèòîíîâ íà îïòè÷åñêèõ ôîíîíàõ â êâàðöå // Ìàòåðèàëû IV ìåæäóíàðîäíîé íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé êîíôåðåíöèè. - Ì.: ÌÈÐÝÀ, 2006, ÷àñòü 1, ñ.42-44. 5. Ìîäåëóíã Î. Ôèçèêà òâåðäîãî òåëà. Ëîêàëèçîâàííûå ñîñòîÿíèÿ. Ì.: Íàóêà, 1985. 184 ñ. 6. Áîãîìîëîâ Â.Í., Êóäèíîâ Å.Ê., Ôèðñîâ Þ.À. Î ïîëÿðîííîé ïðèðîäå íîñèòåëåé òîêà â ðóòèíå // Ôèç. òâåðäîãî òåëà, 1967, ò.9, ñ. 3175-3195. 7. Ìàøêîâöåâ Ð.È., Ùåðáàêîâà Ì.ß., Ñîëíöåâ Â.Ï. ÝÏÐ ðàäèàöèîííûõ äûðî÷íûõ öåíòðîâ â α-êâàðöå // Ñá. «Ðåíãåíîãðàôèÿ è ñïåêòðîñêîïèÿ ìèíåðàëîâ», Íîâîñèáèðñê, Íàóêà, 1978, ñ. 78-83. 8. Elango M., Pruulmann J., Zhurakovsell A. P. Recombination lumine scence and energy transfen in ionic crystals excitation // Phys.St.Sol.(b)., 1983, v.115, p. 399 408. 9. Kèíê Ë.ß., Ëèéäüÿ Ã.Ã., Ëóùèê ×.Á. Ýêñèòîííûå ïðîöåññû â ùåëî÷íî-ãàëîèäíûõ êðèñòàëëàõ // Òð. ÈÔèÀ ÀÍ ÝÑÑÐ, 1969, ò. 36, ñ. 3-52. 10. Àêóëåð Ý.Ä., Ëóñèñ Ä.Þ., ×åðíîâ Ñ.À. Ýëåêòðîííûå âîçáóæäåíèÿ è ðàäèîëþìèíåñöåíöèÿ ùåëî÷íî-ãàëîèäíûõ êðèñòàëëîâ. Ðèãà: çèíàòíå, 1979, 252 ñ. 11. Õàððèñîí Ó. Ýëåêòðîííàÿ ñòðóêòóðà è ñâîéñòâà òâåðäûõ òåë. Ì.: Ìèð, 1983. 381 ñ. Ñòàòüÿ ðåêîìåíäîâàíà ê ïóáëèêàöèè 11.04.08 ВЕСТНИК ОГУ №5(86)/май`2008