5.Лекция Точечные дефекты

Цель: ознакомление с точечными дефектами

1.Вакансии, межузельные атомы,атомы примеси.Механизм образования точечных дефектов(механизм Шоттки,дефекты Френкеля)

2.Поры вразличных по типу кристаллических структурах,их заполнение межузельными атомами.

3.Искажение кристаллической решетки вокруг точечных дефектов.

Ключевые слова: вакансии, дефект Шоттки, дефект Френкеля, дивакансия, несовершенст во,межузельные атомы,примесные атомы внедрения.

Вакансии, межузельные атомы,атомы примеси.Механизм образования точечных дефектов(механизм Шоттки,дефекты Френкеля)

Подход к кристаллу как к телу , построенному из атомов, расположенных по идеальным законам геометрии, является идеализированным. Реальные кристаллы существенным образом отличаются от идеальных; идеальная трехмерная периодичность структуры кристалла нарушается. Несовершенства кристаллического строения оказывает огромное влияние на все структурно-чувствительные свойства кристаллов (ими являются; ионная и полупроводниковая электропроводность, фотопроводимость, люминесценция, прочность и пластичность и др.), а также на процессы роста, рекристаллизации, пластической деформации и диффузии.

Дефекты структуры связаны с изменением расстояний частицы до ближайших соседей. Малая подвижность и большое время жизни дефектов позволяют дать им наглядное геометрическое описание. Поэтому классификацию дефектов решетки проводят по чисто геометрическому признаку- по числу измерений, в которых качественные нарушения структуры кристалла простираются на макроскопическое расстояния. При такой классификации различают четыре типа дефектов структуры: 1) нульмерные (точечные) дефекты – вакансии, межузельные атомы, примесные атомы в узлах или междуузлиях; 2) одномерные (линейные) дефекты - -цепочки вакансий и межузельных атомов и специфические линейные дефекты – дислокации: 3) двухмерные «поверхностные) дефекты- границы блоков и зерен, дефекты упаковки, плоскости двойникования , стенки доменов и поверхность кристалла; 4) трехмерные (объемные) дефекты – пустоты, поры, частицы другой фазы, включения и др.

Точечные дефекты – это нарушение решетки в изолированных друг от друга точках решетки. К ним относятся , вакансии, т.е. узлы решетки, в которых нет атомов, межузельные атомы, примесные атомы внедрения или замещения, имеющие размер, отличающийся от размера атомов решетки, а также комбинации этих несовершенств.Эти виды дефектов схематически показаны на рис.17.

При любой температуре атомы в кристаллической решетке совершают колебальные движения. Обмениваясь кинетической энергией, которая при комнатной температуре значительно меньше необходимой для образования точечных дефектов, отдельные атомы за счет флуктуации кинетической энергии могут преодолеть потенциальный барьер, созданный соседними атомами. При выходе атома из узла кристаллической решетки в межузле возникает так называемый «парный дефект Френкеля» - пара вакансия + межузельный (дислоцированный) атом.

При испарении атома с поверхности в поверхностном слое образуется вакансия,которая в результате замещения глубже лежащим атомом проникает внутрь кристалла.Такого рода вакансию называют дефектом Шоттки.

На концентрацию дефектов типа Шоттки и Френкеля оказывают влияние температура, облучение и пластическая деформация.