Вклад шероховатости поверхности изотропного твердого тела в низкотемпературную поверхностную теплоемкость

Abstract

Исследовано влияние шероховатости свободной поверхности полубесконечного изотропного твердого тела на низкотемпературную поверхностную теплоемкость. С помощью метода функции Грина, модифицированного по сравнению с работой Марадудина, Уоллиса и Икволоса (1977), в рамках теории возмущений получено аналитическое выражение для вклада слабой шероховатости в низкотемпературную поверхностную теплоемкость, являющееся поправкой к известному результату Дюпюи, Мазо и Онсагера (1960) для поверхностной теплоемкости полубесконечного изотропного твердого тела с плоской свободной границей. Показано, что для изотропных кристаллов с оптическими поверхностями учет шероховатости приводит к увеличению поверхностной теплоемкости в достаточно широком диапазоне температур (порядка нескольких градусов Кельвина).

The effect of roughness of the free surface of a semi-infinite isotropic solid on the low-temperature surface heat capacity is studied. The method of modified Green’s function (as compared with that used by Maradudin, Wallis, and Equiluz (1977) and perturbation theory are used for deriving an analytic expression for the contribution of weak roughness to the low-temperature surface heat capacity, which is a correction to the well-known result obtained by Dupuis, Mazo, and Onsager (1960) for the surface heat capacity of a semi-infinite isotropic solid with a plane free boundary. It is proved that the inclusion of roughness of isotropic crystals with optical surfaces increases the surface heat capacity in a wide temperature range (of the order of several kelvins).