Cd monokristalinde kritik makaslama zoru (Qk) değerleri ve kimyasal kuvvetin hesaplanması

Abstract

Bu çalışmada Kullanılan Kadmiyum % 99.99 saflıkta olup Fluka AG, Buchs (İsviçre) firmasından temin edilmiştir. Kristaller modifiye Bridgman metodu ile 10`3 torrluk basınç altında büyütülmüş ve geri - yansımalı Laue metodu ile yönlendirilmişlerdir. Oda sıcaklığında büyüme doğrultulan boyunca çekme işlemine tabi tutulan ilk on kristalde oluşan kayma bandlan, metal mikroskobu altında gözlenmiş ve kristallerin büyüme doğrultuları ile kayma bandlan arasındaki açılar ölçülmüştür. Ölçülen bu açılar yardımıyla kristallerde [ÎÎ23] (10Î1), [1123] (IlOO), [2ÎÎ3] (10Î1), [1120] (0001) kayma sistemlerinin aktif olduklan bulunmuştur. 40 C° sıcaklıkta çekme işlemine tabi tutulan 1 1 nolu kristalde [2ÎÎ3] (10Î1), 60 ve 80 C° sıcaklıklarda çekme işlemine tabi tutulan 12 ve 13 nolu kristallerde [ÎÎ23] (1122) kayma sistemlerinin ortaya çıktığı görülmüştür. Aynca kristallerin büyüme doğrultulanmn, kristallerde ortaya çıkan kayma sistemleri üzerinde etkisinin olmadığı sonucuna varılmıştır. Oda sıcaklığında çekme işlemine tabi tutulan ilk on kristalde çekme - uzama eğrileri yardımıyla hesaplanan kritik makaslama zoru değerleri 4.2xl06 - 7.3xl06 Nm`2 arasında değişirken, 11, 12, 13 nolu kristallerde kritik makaslama zoru değerleri sırasıyla 8.96xl06, 9.4xl06, 14.6xl06 Nm`2 olarak hesaplanmıştır. Dağlama solüsyonu içinde büyüme doğrultulan boyunca çekilen 11, 12, 13 nolu kristallerin yüzeylerinde oluşan dağlama çukurcuk izlerinin fotoğraflan metal mikroskobu ile çekilmiş ve bu izlerin yardımıyla dislokasyonlann ortalama hızlan, 1 1 nolu kristalde 0.987xl0`6 ms`1, 12 ve 13 nolu kristallerde ise 2.695xl0`6 ve 3.273xl0`6 ms`1 olarak hesaplanmış, sıcaklığın ve kritik makaslama zorunun artmasıyla dislokasyon hızında da bir artmanın meydana geldiği gözlenmiştir. Büyütülen kristallerde tırmanma hareketi yapan 1 uzunluğundaki bir dislokasyon üzerine etkiyen kimyasal kuvvetin osmotik bileşeni için 0.01 -1.43 Nm`1, elastik bileşeni için ise 1.66xl0`3 - 7.66xl0`3 Nm`1 arahğnda değişen değerler hesaplanmıştır. Bulunan bu değerler ışığında, tırmanma hareketinin sadece osmotik kuvvetten kaynaklandığının ve elastik kuvvetin tırmanma hareketinde bir etkisinin olmadığı sonucuna varılmıştır. Tırmanma hareketi yapan bir dislokasyon parçası üzerine etkiyen ve osmotik kuvvet ile elastik kuvvetlerin toplamı şeklinde görülen kimyasal kuvvetin, sıcaklıktan bağımsız ancak artan noktasal kusur konsantrasyonundan etkilendiği sonucuna varılmıştır.

99.99% pure Cd ingots are obtained from Huka AG, Buchs (Switzerland). Crystals are grown by modified Bridgman method under 10`-* torr pressure and oriented by laue back reflection method. The first ten crystals are pulled along growth direction at room temperature and formed slip bands are investigated under metal microscope and angles between growth directions and slip directions of crystals are measured. The slip systems [TÎ23](10Î1), [1123](Î100), [2îl3](10îl) and [ll30](0001) are found as operative süp systems by means of measured angles in these crystals. [2113](1011) slip systems in crystals 11 which is pulled at 40C° and [ÎÎ23](1122) slip systems in crystals 12, 13 which are pulled at 60C°, 80C° temperature respectively are found. In addition, It is found that these slip systems are not been effected by growth direction. a^ critic resolved shear stress of first ten crystals are found in range of 4.2xl0`-7.3xl0° Nm`2 which are calculated by curves obtained from pulling experiment at room temperatures, critic resolved shear stress of crystals 11, 12, 13 are worked out as 8.96xl06, 9.6xl06 and 14.6xl06 Nm`2. Etch pits are photographed under the metal microscope and the mean dislocation velocities are calculated by means of traces as 0.987xl0`6, 2.695xl0`6 and 3.273xl0`6 ms`1 in crystals 11, 12, 13. It is seen that the mean dislocation velocity is increased with increasing temperature and critic resolved shear stress. The osmotic force and the elastic force which are components of chemical force acting on dislocation unith length 1 made climbing motion are calculated in the range of 0.01-1.43 Nm~l and 1.66x10`^ - 7.66x10`^ Nm`1. It is seen that the driving force for climbing motion should be mainly osmotic force not be effected by elastic forces. It is concluded that chemical force acting on dislocation which made climbing motion by a superposition of elastic force and osmotic force is indepented of temperature but effected from increasing point defects concentrations.