Internal friction due to kink motion and kink pair formation in intrinsic and n-doped germanium

Abstract

Measurements of the internal friction on deformed Ge at frequences from 0.2 to 20 Hz at temperatures between 150 and 820 K show two maxima α and β, occuring after deformation only. Their activation enthalpy H, prefactor f0, and relaxation strength Δ are: Hα = (1.108 ± 0.01) eV, f0α = (0.14 to 15) × 109 s−1 (increasing with increasing deformation), Δα ≈ 10−2; Hβ = (2.07 ± 0.2) eV, f0β ≈ 1013 s−1, Δβ ≈ 3 × 10−2). Both shift to lower temperatures with increasing deformation. They are attributed to the movement of geometrical kinks (α) and to kink pair formation (β) on single partial dislocations. Doping with (2 to 4) × 1017 cm−3 Sb lowers the kink migration enthalpy Hα by 0.3 to 0.4 eV. This indicates that the lowering of the activation enthalpy of the dislocation velocity by doping is due to that of the kink migration enthalpy Hα only. Bei der Messung der inneren Reibung an verformtem Ge bei Frequenzen von 0,2 bis 20 Hz im Bereich 150 bis 820 K werden zwei Maxima, α und β gefunden. Deren Aktivierungsenthalpie H, Vorfaktor f0 und Relaxationsstarke δ sind: Hα = (1,108 ± 0,01) eV, f0α = (0,14 bis 15) × 109 s−1 (mit der Verformung zunehmend), Δα ≈ 10−2; Hβ = (2,07 ± 0,2) eV, f0β ≈ 1013 s−1, Δβ ≈ 3 × 10−2. Beide treten bei unverformten Proben nicht auf und verlagern sich mit zunehmender Verformung zu tieferen Temperaturen. Sie werden der Bewegung geometrischer Kinken (α) und der Kinkpaarbildung (β), jeweils auf einzelnen Partialversetzungen, zugeordnet. Durch Dotierung mit (2 bis 4) × 1017 cm−3 Sb erniedrigt sich die Kinkenwanderungsenthalpie Hα um (0,3 bis 0,4) eV, woraus geschlossen wird, das die Erniedrigung der Aktivierungsenthalpie der Versetzungsgeschwindigkeit bei n-Dotierung alleine auf einer Erniedrigung der Kinkenwanderungsenthalpie Hα beruht.