Дефекти упаковки - фізична енциклопедія

ДЕФЕКТИ УПАКОВКИ - помилки в порядку чергування щільноупакованих площин кристала. Атомні структури ряду кристалів можна представити у вигляді щільних кульових упаковок. На рис. а представлений двовимірний щільноупакована шар куль однакового розміру; другий такий шар можна розташувати над першим двояко: кулі укладаються в лунках типу В (упаковки типу AB) або в лунках типу С (типу AC; рис. б). Третій шар можна розташувати або так, щоб центри його куль містилися над центрами куль А. або в лунках типу С. В першому випадку отримаємо двошарову упаковку ABAB. . у другому - тришарову ABCABC ... (4-й шар розташовується над 2-м або над 1-м і т. д.). Перший тип упаковки реалізується в гексагональних щільноупакованих (ГПУ) структурах (Mg, Zn, -Зі), другий - в кубич. металах (Ag, Au, -Зі) з гранецентрір. гратами (ГЦК), а також в напівпровідниках (Ge, Si, GaAs, PbS і т. д.).

Мал. а - щільна упаковка куль в плоскому шарі, А - центр кулі; б - два щільноупакованих шару куль (AC).

В ідеальних кристалах все щільноупакована шари (площині) розташовані в строгому порядку, утворюючи периодич. послідовності. Однак в реальних кристалах часто (особливо при пластич. Деформації, фазових переходах або в процесі росту) виникають помилки в розташуванні шарів, напр. замість послідовності ABCABC ... може образоватьея послідовність ABCBCABC. ; тут з периодич. структури видалена одна з площин типу А. такий дефект зв. Д. у. віднімання. Зворотний випадок, коли в послідовність площин вставляється зайва площину, називається Д. у. впровадження або подвійним Д. у. (Можна вважати, що вилучено дві площини). У гексагональної двошарової упаковці простий Д. у. виглядає як . подвійний Д. У.- як Д. у. можуть утворитися в результаті неоднорідного розподілу вакансій (Д. у. віднімання) або межузел'них атомів (Д. у. впровадження). У цих випадках Д. у. не виходять на бічну поверхню кристала, а обриваються усередині його. При цьому краю Д. у. утворюють лінійні дефекти, наз. частковими дислокациями. Д. у. вирахування може утворитися і при зсуві однієї частини кристала (напр. верхній) щодо нижньої. Дійсно, якщо всі атоми (типу В) верх. шару (і всіх вище) змістяться в положення С. то замість послідовності ABCABC ABC ... отримаємо (при переміщенні шару В в положення С розташовані на ньому шари також переміщаються: С - -А; А - - В). Для отримання подвійного Д. у. необхідно провести 2 последоват. зсуву:

Так утворюються Д. у. в процесі пластич. деформації і при фазових перетвореннях.

При утворенні Д. у. в кристалах як би виникають області невластивої їм структури. Так, в разі Д. у. віднімання в кубич. кристалі виявляються 4 шари (BCBC). покладених за законом гексагональної упаковки. Це призводить до збільшення енергії кристала на невелику величину, наз. енергіейД. у. Очевидно, що чим менше енергія Д. у. тим більша ймовірність їх утворення (табл.).