低溫弛豫簡介

非晶態(tài)金屬合金作為新型的工程材料具有許多特殊的優(yōu)異性能，如高強度、高硬度、良好的抗腐蝕性、軟磁性、抗輻射等性能。但這些優(yōu)良的性能在其發(fā)生結(jié)構(gòu)弛豫或晶化后就會喪失。非晶態(tài)合金具有無規(guī)密堆結(jié)構(gòu)，原子在空間排布無長程有序，即沒有固定的晶格。因此非晶態(tài)合金的原子不是處于平衡晶態(tài)，而是處于亞穩(wěn)非晶態(tài)，其自由能高于平衡晶態(tài)的自由能。在適當條件下，它就要向能量較低的亞穩(wěn)非晶態(tài)或平衡晶態(tài)轉(zhuǎn)變。

在較低溫度下，一般發(fā)生向較穩(wěn)定的亞穩(wěn)非晶態(tài)轉(zhuǎn)變，這個過程稱為結(jié)構(gòu)弛豫。通過對非晶合金的結(jié)構(gòu)弛豫研究，可以加深對非晶合金穩(wěn)定性的了解，以便更有效地掌握和使用，更好地發(fā)揮其優(yōu)異的性能。

材料處于深冷(-1℃低于-150℃)狀態(tài)下的性能。包括材料在該狀態(tài)下的物理狀態(tài)、機械性能及光、電、熱等宏觀性能。很多聚合物的物理性質(zhì)隨溫度的不斷降低而發(fā)生顯著變化。一般情況下，低溫狀態(tài)下高聚物材料的拉伸強度、壓縮強度、撓曲強度和彈性模量較高，而柔性、延伸性、熱膨脹系數(shù)、熱容等較低，沖擊強度、導熱系數(shù)的變化較難確定。低溫下高聚物的性能變化與低于次級轉(zhuǎn)變溫度下聚合物的弛豫過程，即各種形式的分子運動有密切關(guān)系。

光電導材料從光照開始到獲得穩(wěn)定的光電流是要經(jīng)過一定時間的。同樣光照停止后光電流也是逐漸消失的。這些現(xiàn)象稱為弛豫過程或惰性。

對光電導體受矩形脈沖光照時，常有上升時間常數(shù)τr和下降時間常數(shù)τf來描述弛豫過程的長短。τr表示光生載流子濃度從零增長到穩(wěn)態(tài)值63%時所需的時間，τf表示從停光前穩(wěn)態(tài)值衰減到37%時所需的時間。

當輸入光功率按正弦規(guī)律變化時，光生載流子濃度（對應于輸出光電流）與光功率頻率變化的關(guān)系，是一個低通特性，說明光電導的弛豫特性限制了器件對調(diào)制頻率高的光功率的響應：

Δn0：中頻時非平衡載流子濃度。

ω：圓頻率，ω=2πf。

τ：非平衡載流子平均壽命，在這里稱時間常數(shù)。

可見Δn隨ω增加而減小，當ω=1/τ時，Δn=Δn0/，稱此時f=1/2πτ為上限截止頻率或帶寬。

光電增益與帶寬之積為一常數(shù)，Mf=(τn/tn τp/tp)·(1/2πτ)=(1/tn 1/tp)·(1/2π)=常數(shù)。表明材料的光電靈敏度與帶寬是矛盾的：材料光電靈敏度高，則帶寬窄；材料帶寬寬，則光電靈敏度低。此結(jié)論對光電效應現(xiàn)象有普遍性。