Временная зависимость низкотемпературной теплоемкости структурно-неупорядоченных материалов

Abstract

Известно, что низкотемпературной теплоемкости с структурно-неупорядоченных материалов – стекол, аморфных веществ – имеет аномалии. Так для температурной зависимости вместо дебаевского закона C(T)≈T^3 в области температур T≤1 К имеет место зависимость C(T)≈T^(1+k), где k ∼ 0.3 – 0.4, а в области температур T ∼ 10–20 K наблюдается избыточная по сравнению с дебаевской теплоемкость. Первая аномалия находит объяснение в рамках теории двухуровневых систем (ДУС), возникающих в двухъямных потенциалах. Согласно этой теории в рассматриваемых структурах имеют место атомы и группы атомов, которые могут находиться в двух устойчивых положениях равновесия, разделенных барьером. При низких температурах этот барьер преодолевается путем квантово-механического туннелирования. Если предположить, что плотность ДУС n(E) постоянна, то имеем C∼T. Происхождение зависимости C(T)≈T^(1+k) окончательно не выяснено. Пик в зависимости C/T^3 от температуры связан со спецификой плотности высокоэнергетических возбуждений и его обсуждение не входит в цели настоящей работы. Кроме температурных аномалий C имеет аномальную зависимость от времени эксперимента. Если n(E)=const, то С(t) – слабая логарифмическая зависимость от времени. Эксперимент же указывает на значительно более сложную зависимость В настоящей работе аномалии как температурной, так и временной зависимости С интерпретированы с единых позиций. Если учесть следующую из расчетов энергетическую зависимость плотности ДУС n(E), упомянутые зависимости становятся естественными.