Дефект Френкеля (сложный).

Т

2

очечные дефекты– совокупность вакансий и межузельного дефекта.

ВГЦК:

Вакансия 1 + межузельный атом 2

1

Образуется дефект при облучении частицами высокой энергии; происходит выбивание атома, и он занимает межузельную позицию.

Механизм Шотке или образование тепловых вакансий (при нагревании).

Происходит растворение кристалла вглубь (растворяется в пустоту).

При нагревании атомы колеблются и уходят с поверхности кристалла в адсорбционный слой.

Источниками этих тепловых вакансий являются объемные разрушения в кристалле (трещены, пустоты, поверхностные границы).

Аннилигация– точечные дефекты взаимодействуют между собой и уничтожают друг друга.

Термодинамика точечных дефектов.

Вакансии и внедренные атомы (межузелья) присутствуют во всех кристаллах.

N –число узлов в решетки;

n – число вакансий;

E_v – энергия образования одной вакансии.

Образование точечного дефекта влечет повышение энергии кристалла.

F = U – TS S = KlnW,

где W- число микросостояний, соответствующее данному макросостоянию.

Число образующихся конфигураций определяется: (N +n)!/n!N!

Изменение свободной энергии зависит от энергии одной вакансии и числа вакансий: E= U – T S.

Изменение энтропии определяется числом возможных конфигураций: S=Kln(N+n)!/N!n!

Если N>>n, то равновесная концентрация вакансийn/N=exp(-E_v/kT), т. е. имеем уравнение Больцмона.

Все, описанное выше относится и к межузельным вакансиям.

Число вакансий зависит от температуры.

Для Cu:E_v=1,1 эВ.

При Т=300К, n/N=10^-10

При повышении температуры равновесная концентрация увеличивается.

При Т=700К, n/N=10^-8

При Т=1350К, n/N=10^-4

Из приведенных значений следует, что равновесная концентрация зависит от температуры.

Межузельные атомы могут перемещаться по кристаллу двумя путями:

1. путем «протискивания»;

2. путем «проталкивания».

1

1

2

1,2

A

B

3

A B

4

смещение

2 (100)– NaCl

Линейные дефекты.

Дислокация – это линейное несовершенство, образующее внутри кристалла границу зоны сдвига или, это нарушение правильности структуры вдоль некоторой линии, которая не может оборваться внутри кристалла.

В 1934 году Полями и Тейлор ввели понятие дислокации и объяснили механизм смещения.

Виды дислокаций.

1. Краевые;

2. Винтовые;

3. Смешанные.

1. Краевые дислокации. Наиболее простой способ образования дислокаций в кристаллах – сдвиг.

Верхняя часть кристалла сдвинулась относительно нижней на одно межатомное расстояние.

Разрезаем кристалл параллельно плоскости чертежа и рассматриваем ПК и плоскость (100).

Область сжатия n

плоскость растяжения

А  D

плоскость

растяжения

Следовательно, дислокация – линейный дефект. Область искажения кристаллической решетки вблизи экстраплоскости – ядро дислокации.

AD– ось дислокации.

Экстраплоскость действует как клин, изгибая кристаллическую решетку.

 - положительная краевая дислокация – положение центра ядра;

• отрицательная краевая дислокация.

Различие междуи чисто условное.

2. В

   В

   интовая дислокация. (Бюргерс в 1939 году)

Делаем надрез и сместим правую часть

о

А

тносительно левой на одно межатом-

н

С

D

ое расстояние. Получим:

В

А

BC - ось винтовой дислокации.

Величина смещения уменьшается

от А к В.

С

D

Существуют правовинтовые и левовинтовые дислокации.

Отличие винтовых от краевых дислокаций:

Краевая дислокация в определении кристаллографической плоскости может быть образована сдвигом только по этой плоскости. Винтовая дислокация может образовываться при сдвиге по любой кристаллографической плоскости, содержащую линию дислокации.

Винтовая дислокация не определяет однозначно плоскость сдвига.

3. Смешанные дислокации. Имеют вид замкнутых петлей.