Low‐temperature fluctuational motion of dislocations in crystals I. Quantum and dissipative effects

Abstract

A mechanism underlying fluctuational bending of dislocation segments is considered which is based on periodical ordering in the thermal motion of atoms near the dislocation core. Basic principles of calculating the probability of dislocation unpinning from local obstacles due to the fluctuations are formulated. As found, the interaction of dislocation segments experiencing fluctuational bending with phonons and/or conduction electrons, described in the framework of the usual dissipation model, can result in a reduction of the energy of atoms near the dislocation core during the fluctuation. Consequently, the effective activation energy of the dislocation unpinning from local obstacles is increased, i.e. the mean velocity of the activated dislocation motion drops. Activated dislocation motion a t low temperatures is analysed with an account of the possible quantum mechanical fluct,uations which can arise in condensed structures owing to the correlation of atomic zero point vibrations. An expression is derived for the probability of low temperature fluctuational dislocation with allowance for quantum mechanical effects.Ein Mechanismus, auf den sich die Biegungsflulrtuationen von Versetzungsabschnitten zuriickfiihren lassen, wird betrachtet. E r beruht auf der periodischen Anordnung der thermischen Bewegung der Atome in der Nahe des Versetzungskerns. Die Grundprinzipien fiir die Berechnung der Wahrscheinlichkeit von Versetzungsbefreiung von ortlichen Hindernissen infolge der Fluktuationen werden formuliert. Wie gefunden wird, kann die Wechselwirkung von Versetzungssegmenten, die Fluktuationskrumrnung mit Phononen iind/oder Leitungselektronen erleiden und i m Rahmen des iiblichen Dissipationsmodells beschrieben werden, zu einer Reduzierung der Energie der Atome in der Nahe des Versetzungskernes wahrend der Fluktuation fuhren. Folglich wird die effektive Aktivierungsenergie der Versetzungsbefreiung von lokalen Hindernissen erhoht, d. h. die mittlere Geschwindigkeit der aktivierten Versetzungsbewegung fiillt. Die aktivierte Versetzungsbewegung bei tiefen Temperaturen wird beziiglich der moglichen quantenmechanischen Fluktuationen, die in kondensierten Strukturen infolge der Korrelation der atomaren Nullpunktsschwingungen auftretan konnen, analysiert. Ein Ausdruck wird abgeleitet fur die Wahrscheinlichkeit von Tieftemperaturfluktuationsversetzungen unter Beruclrsichtigung quantenmechanischer Effekte. 1) Pereyaalavskaya str. 23, 310015 Kharkov, USSR. 23.