УДК

537.311

Сведения об авторах

Копосов Геннадий Дмитриевич, кандидат физико-математических наук, доцент, профессор кафедры общей физики института естественных наук и технологий Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Автор 150 научных публикаций, в т. ч. двух моно- графий 

Аннотация

Для объяснения наблюдаемых отклонений частотных зависимостей от дебаевских формул для релаксационных поляризаций и прыжковой проводимости предложена новая модель. Сущность модели базируется на признании дебаевских формул для диэлектрической проницаемости и удельной электрической проводимости и зависимости времени релаксации от частоты электрического поля. На основе модели в качестве примера приведен анализ электрофизических свойств мерзлой влагосодержащей дисперсной среды на основе кварцевого порошка с примесью фруктозы. Исследования электрофизических свойств осуществлялись с помощью измерителя иммитанса Е7-20 в частотном диапазоне от 25 Гц до 1 МГц, диапазон температур составлял 120 – 270 К, диапазон концентраций примеси фруктозы – от 10–6 М до 10–2 М. Построены частотные зависимости удельной электрической проводимости, описываемые степенной функцией типа σ(ω) ~ ωα. Частотные зависимости времен релаксации удельной электрической проводимости и диэлектрической проницаемости имеют вид τ ~ τ0w−β . Параметры степенных функций зависят от температуры образца и концентрации примеси. Время релаксации, в соответствии с принципом независимости релаксационных процессов, включает в себя время релаксации при фононном механизме рассеяния и время релаксации, обусловленное рассеянием на статических дефектах. Как следует из проведенного исследования, на механизм рассеяния, и, следовательно, на значение времени релаксации влияет частота внешнего электрического поля. При введении примеси в структуру льда определение времени релаксации на статических дефектах затруднено. Это связано, скорее всего, с нарушением механизма рассеяния, поскольку примесная молекула, внедряясь в кристаллическую структуру льда, задерживает движение носителей.

Ключевые слова

лед с примесью, электрическая проводимость, диэлектрическая проницаемость, время релаксации, дисперсные системы.

Список литературы

1. Gonscher A.K. А New Understanding of the Dielectric Relaxation of Solids // J. Mater. Science. 1981. № 16. P. 2037–2060. 
2. Новик В.К., Гаврилова Н.Д., Воробьёв А.В., Лотонов А.М. Линейная диэлектрическая дисперсия как общее явление для твердотельных диэлектриков. Немарковская релаксация // Физика диэлектриков (Диэлектрики-2014): материалы XIII Междунар. конф. Санкт-Петербург, 2–6 июня 2014. 2014. Т. 1. С. 99–102. 
3. Поплавко Ю.М. Физика диэлектриков: учеб. пособие для вузов. Киев, 1980. 
4. Брыскин В.В., Дьяков М.Д., Муждба В.И., Ханин С.Д. Анализ характера прыжковой проводимости по частичной зависимости тангенса угла // Физика твердого тела. 1981. Т. 23, № 5. С. 1516–1518. 
5. Ищенко А.А., Фетисов Г.В., Аслант А.А. Нанокремний: свойства, получение, применение, методы исследования и контроль. М., 2012. 
6. Тонконогов М.П. Диэлектрическая спектроскопия кристаллов с водородными связями. Протонная релаксация // УФН. 1998. Т. 168, № 1. С. 29–54. 
7. Маэно Н. Наука о льде. М., 1988. 
8. Petrenko V.F., Whitworth R.W. Physics of Ice. N.Y., 2006. 
9. Фролов А.Д. Электрические и упругие свойства мерзлых пород и льдов. Пущино, 1988. 
10. Андреев Е.В., Богатин А.С., Ковригина С.А., Игнатова Ю.А., Богатина В.Н. Метод экстраполяции для определения вида распределения релаксаторов в диэлектриках // Физика диэлектриков (Диэлектрики-2014): материалы XIII Междунар. конф. Санкт-Петербург, 2–6 июня 2014. СПб., 2014. Т. 1. С. 33–36. 
11. Гаврилова Н.Д., Давыдова А.А. Электропроводность, диэлектрическая проницаемость и электрический модуль кристаллогидратов формиата эрбия на частотах 0,07 Гц – 1 МГц // Вестн. МГУ. Сер. 3 «Физика, астрономия». 2013. Т. 12. С. 50–55. 
12. Schreder T.B., Dyre J.C. Computer Simulations of the Random Barrier Model // Phys. Chem. Phys. 2002. № 4(14). P. 3173–3178. 
13. Schreder T.B., Dyre J.C. Ac Hopping Conduction at Extreme Disorder Takes Place on the Percolating Cluster Phys. Rav. Lett. 2008. № 101(1). P. 2590–2591. 
14. Кононов Н.Н., Дорофеев С.Г., Ищенко А.А., Миронов Р.А., Плотниченко В.Г., Дианов Е.М. Диэлектрические и транспортные свойства тонких пленок, осажденных из золей, содержащих наночастицы кремния // Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45, вып. 8. С. 1068–1078. 
15. Тягунин А.В., Копосов Г.Д. Влияние состояния льда на время релаксации диэлектрической проницаемости // Физический вестник ин-та естественных наук и биомедицины САФУ: сб. науч. тр. 2011. Вып. 10. С. 49–55.