INVESTIGATION OF THE THERMAL DEFECT-ORDER OF POLAR CRYSTALS BY MEANS OF THERMOCURRENT-MEASUREMENTS

Résumé
Il est connu que les cristaux ioniques peuvent être polarisés par une tension électrique appliquée, parce que des défauts chargés sont accumulés aux électrodes bloquantes. Une analyse théorique du flux des défauts dans un cristal soumis à une expérience ITC (thermo-courant de dépolarisation) montre que - outre les bandes relatives à la réorientation des complexes dipolaires : 1) les bandes individuelles devraient apparaître pour chaque espèce de défaut mobile et chaque gradient de la concentration des complexes, 2) à températures suffisamment basses, le courant thermoionique devrait s'accroître comme e^-UlkT et 3) U devrait être égal à l'énergie d'activation U_m de la migration des défauts ou - dans le cas des bandes des complexes - égal à cette énergie d'activation U_m plus la moitié de l'énergie d'association des complexes. Ceci est confirmé par des mesures ITC dans des cristaux CdF₂ et NH₄Cl purs et dopés avec NaF, YF₃, et NiCl₂ respectivement. On a trouvé des bandes qui peuvent être attribuées aux défauts de réseau et à leurs complexes. Les énergies d'activation sont en accord avec celles obtenues par des mesures de conductibilité ionique. L'écart entre les bandes dépend essentiellement des énergies d'activation U, leur largeur étant déterminée par plusieurs facteurs. C'est pourquoi en général la séparation exacte des bandes est difficile. Les énergies d'activation correctes sont assurées par la mesure du courant thermoionique dans plusieurs cycles d'échauffemnt successifs.

Abstract
It is known that ionic crystals become polarized by blocking electrodes, as defects and impurity-defect complexes accumulate in their vicinity. A theoretical analysis of the defect flux in a crystal subjected to an ITC-experiment shows, that besides complex-reorientation peaks : 1) individual peaks should occur for every kind of mobile defect and complex-concentration gradient, 2) at low enough temperatures the ITC should increase with e^-UlkT and 3) U should be equal to the activation energy of defect motion U_m or in case of complex-peaks to U_m + half the energy of complex-association. ITC-measurements on polarized undoped and NaF, YF₃ and NiCl₂ resp. doped CdF₂ and NH₄Cl confirm this. Peaks were found, which according to the impurity content could be attributed to lattice defects and to their complexes and the activation energies obtained were found to agree with the respective energies obtained from conductivity measurements. The separation of the peaks depends mainly on U, the width on a variety of factors. It is thus difficult to avoid an overlap. By measuring the ITC of a sequence of heating cycles this difficulty can be overcome and correct activation energies obtained.