Точкові дефекти - це
ТОЧКОВІ ДЕФЕКТИ ТОЧКОВІ ДЕФЕКТИ
ТОЧКОВІ ДЕФЕКТИ, порушення кристалічної структури, розміри яких у всіх трьох вимірах порівнянні з одним або декількома міжатомної відстанями. Точковий дефект може мати просту або складну структуру.
Види точкових дефектів
Вакансія (V) - від англ. vacancy - відсутність атома або іона у вузлі кристалічної решітки, який в скоєному кристалі повинен бути зайнятий атомом (іоном). У речовині складного складу вільним може виявитися вузол, яку він обіймав різними атомами А чи В. Відповідно вакансія позначається VА, VВ, часто її позначають порожнім квадратом. Освіта вакансій супроводжується пружною релаксацією оточуючих атомів. Вони зближуються, зміщуючись в напрямку центру пори, і ефективний радіус пори зменшується. У алмазоподібних решітках обсяг вакансій становить приблизно 0,8 від обсягу атома, а в гранецентрированную - 0,5-0,6.
Міжвузольні або впровадженим (I) - від англ. interstitial - називають атом або іон, розташований в межатомной порі (порожнечі). Ai означає атом А в междоузлии, Ai 2+ - двічі іонізований атом А в междоузлии.
Вакансії, що виникли за рахунок відходу атома з вузла на поверхню кристала або яку-небудь кордон всередині кристала, називають дефектами Шотткі. У кристалах елементів (зокрема в металах) ними є поодинокі вакансії, в іонних кристалах дефект Шотткі це пара з катионной і анионной вакансій. Цей дефект часто зустрічається в лужногалоїдних кристалах. Наявність дефектів Шотткі зменшує щільність кристала, оскільки атом, що утворив вакансію, дифундує на його поверхню.
Дефект Френкеля - вакансія і атом в междоузлии - переважає в кристалах типу галоідов срібла. Вакансія та междоузельний атоми переміщаються всередині решітки за рахунок теплової енергії. Дефекти Френкеля легко утворюються також в кристалах зі структурою алмазу. Ці дефекти не впливають на щільність кристала. У загальному випадку в кристалі можуть бути і дефекти Френкеля і дефекти Шотткі, причому переважають ті, для утворення яких потрібна менша енергія.
Точкові дефекти, утворені атомами або вакансіями елементів, з яких складається речовина, називаються власними точковими дефектами. У з'єднаннях крім вакансій та міжвузлових атомів можуть утворитися антиструктурних дефекти - взаємні обміни місцями атомів елементів, що утворюють з'єднання. Такі дефекти зустрічаються, коли розміри і електронний торгівельний атомів А і В близькі, і роль іонної складової невелика. Антиструктурних розупорядкування спостерігається, наприклад, в телуриду вісмуту Bi2 Te3. У нелегованому арсеніді галію GaAs можуть бути присутніми наступні типи власних точкових дефектів: вакансії миш'яку і галію - VАs, VGa; міжвузольні атоми миш'яку і галію Asi. Gai; антиструктурних дефекти - атом миш'яку в позиції галію і атом галію в позиції миш'яку - AsGa, GaAs. У чисто іонних з'єднаннях антиструктурних дефекти практично не зустрічаються. Особливістю з'єднань є також утворення твердих розчинів вирахування при відхиленні складу від стехіометричного (див. Стехиометрія).
Енергія освіти вакансії має порядок електрон-вольта, а для впровадженого атома - кілька електрон-вольт.
Вакансії можуть об'єднуватися в дивакансії V2, трівакансіі, вакансійні тетраєдри (мультівакансіі Vn), можуть утворюватися пари V-I. Скупчення вакансій - кластери - утворюють пори. Міжвузольні атоми можуть об'єднуватися в гантель, в лінійну конфігурацію, в пластини. Всі ці дефекти менш стійкі, ніж поодинокі, тому для них необхідна значно більша енергія освіти.
Впровадженими можуть бути як власні, так і домішкові атоми або іони, що відрізняються від основних атомів за розміром або валентності. Якщо чужорідний атом виявляється в вузлі, то це дефект заміщення, якщо в междоузлии, то це атом впровадження.
Домішки заміщення, замінюючи частки основної речовини у вузлах решітки, впроваджуються в решітку тим легше, чим ближче атомні (іонні) радіуси примесного і основної речовини. Домішки впровадження займають междоузлия і притому тим легше, чим більший об'єм простору між атомами. Так, в щільно упакованих ГЦК-металах менші за розмірами домішкові атоми В, С, Si, N, O впроваджуються в тетраедричних або октаедричні міжвузля або ж витісняють з вузла атом і утворюють з ним пару типу гантелі. У напівпровідникових кристалах зі структурою типу алмазу або сфалериту атоми домішки легко впроваджуються в чотири незайняті тетраедричних порожнечі або в порожнечу в ГЦК-осередки. При цьому атоми домішки, що знаходяться в положенні заміщення, створюють енергетичні рівні в забороненій зоні напівпровідника. Атоми домішки, що знаходяться в междоузлиях, як правило, не створюють цих рівнів, але впливають на механічні властивості напівпровідника. Атоми домішки можуть також утворювати комплекси з власними точковими дефектами. У Ge і Si характерними дефектами є комплекси вакансія - кисень і вакансія - елемент V групи, звані в літературі А- і Е-центрами відповідно. У бінарних матеріалах, очевидно, спектр можливостей для утворення комплексів істотно ширше: це пов'язані вакансії в різних підгратках VAVB. комбінації з антиструктурних дефектами VABA, ABBA і т.д.
Значення точкових дефектів
Атоми домішки присутні в кристалі завжди. Отримати абсолютно чиста речовина неможливо. Проблема синтезу кристалів із заданими властивостями залежить в основному від чистоти вихідних матеріалів і від створення таких умов вирощування кристала, при яких утруднено забруднення зростаючого кристала домішками з навколишнього середовища. У той же час, вводячи домішки, можна за бажанням змінювати властивості кристала. Введення заданої концентрації легуючої домішки дозволяє отримати кристали з необхідною концентрацією і типом носіїв заряду і строго контролюється.
Залежність від умов
Вакансії і впроваджені атоми існують в кристалах будь-якої структури і при будь-якій температурі. В умовах рівноваги в кристалі стехіометричного складу точкові дефекти виникають в результаті теплового руху. Концентрація точкових дефектів дорівнює нулю при температурі 0 ° К і швидко росте з підвищенням температури. При цьому збільшується внутрішня енергія кристала, але одночасно зростає і його ентропія через збільшення безладу в розташуванні частинок. Для кожної температури може бути така концентрація точкових дефектів, при якій витрата енергії на утворення точкових дефектів компенсується приростом ентропії, т. Е. Зберігається умова мінімуму внутрішньої енергії і кристал залишається в стані термодинамічної рівноваги. Ця рівноважна концентрація точкових дефектів залежить від температури n / Ne - E / (kT. Де N - загальне число атомів в одиниці об'єму, n - число дефектів в тому ж обсязі, E - енергія активації дефекту, що дорівнює роботі його освіти, k - постійна Больцмана. Таким чином, навіть в кристалі, що знаходиться в стані термодинамічної рівноваги, завжди присутні точкові дефекти. в реальних умовах концентрація точкових дефектів завжди перевищує рівноважну.
Відносні концентрації вакансій і впроваджених атомів залежать не тільки від термодинамічної рівноваги, але і від умови електронейтральності кристала. В іонних і напівпровідникових кристалах точкові дефекти мають електричними зарядами: впроваджений катіон позитивний, впроваджений аніон негативний. Вакансія аниона, т. Е. Відсутність негативного заряду, діє як ефективний позитивний заряд. У напівпровідниках і діелектриках роль електрично активних дефектів велика. Вони можуть бути акцепторами або донорами. Хоч би якими були співвідношення концентрації і типів точкових дефектів, кристал в цілому повинен бути електрично нейтральний. Умова електронейтральності забезпечується освітою рівної кількості позитивно і негативно заряджених дефектів, або ж освітою складних дефектів, або ж утворенням вільних електронів або дірок. В металах валентні електрони. Легко групуючись або відштовхуючись від електрично активних дефектів, екранують і нейтралізують їх. Тому дефекти акцепторного або донорного типу в металах не уявляють практичного інтересу.
Точкові дефекти можуть рухатися через кристал, взаємодіяти один з одним і з іншими дефектами. Зустрічаючись один з одним, вакансія і междоузельний атом можуть аннигилировать.
Точкові дефекти можуть утворювати різні нейтральні поєднання. Нейтралізація дефектів решітки за допомогою електронів і дірок тим більш ймовірна, чим більше електронів і дірок в зоні провідності кристала, тобто що вже заборонена зона. Дефекти такого типу є в напівпровідниках.
Точкові дефекти суттєво впливають на багато властивостей кристалів. Їх склад і стан визначають електрофізичні, оптичні, міцності і інші характеристики матеріалів.
Дивитися що таке "ТОЧКОВІ ДЕФЕКТИ" в інших словниках:
ТОЧКОВІ ДЕФЕКТИ - (нульмерние дефекти) порушення ідеальної кристалічної. решітки, обмежені одним або дек. вузлами. Т ... Фізична енциклопедія
точкові дефекти - taškiniai defektai statusas T sritis chemija apibrėžtis Defektai, esantys vieno ar kelių kristalinės gardelės mazgų ribose. atitikmenys: angl. point defects rus. точкові дефекти ... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
ДЕФЕКТИ - в кристалах порушення суворої періодичності розташування частинок в кристалічній решітці. Розрізняють точкові дефекти (вакансії, межузельние атоми), одномірні (дислокації) і двовимірні (поверхні, межі кристалічних зерен і двійників). ... ... Великий Енциклопедичний словник
Дефекти в кристалах - (від лат. Defectus недолік, вада) порушення періодичності кристалічної структури в реальних монокристалах. В ідеалізованих структурах кристалів атоми займають строго певні положення, утворюючи правильні тривимірні ґрати ... Велика радянська енциклопедія
дефекти - в кристалах, порушення суворої періодичності розташування частинок в кристалічній решітці. Розрізняють точкові дефекти (вакансії, межузельние атоми), одномірні (дислокації) і двовимірні (поверхні, межі кристалічних зерен і двійників). ... ... Енциклопедичний словник
ДЕФЕКТИ - в кристалах (від лат. Defectus недолік, вада), порушення повністю впорядкованого розташування частинок (атомів, іонів, молекул), характерного для ідеального кристала. Утворюються в процесі росту кристалу з розплаву або р ра, а також під ... ... Хімічна енциклопедія
Дефекти кристала - Дефектами кристала називають всяке порушення трансляційної симетрії кристала ідеальної періодичності кристалічної решітки. Розрізняють декілька видів дефектів по розмірності. А саме, бувають нульмерние (точкові), одномірні ... ... Вікіпедія
Дефекти кристалічної решітки - Дефектами кристала називають всяке порушення трансляційної симетрії кристала ідеальної періодичності кристалічної решітки. Розрізняють декілька різновидів дефектів по розмірності. А саме, бувають нульмерние дефекти, одномірні, ... ... Вікіпедія
ДЕФЕКТИ В КРИСТАЛАХ - (від лат. Defectus недолік, вада) недосконалості кристалічної. будови, порушення строго периодич. розташування частинок в кристалічних. решітці. Д. в к. Підрозділяють на групи по геом. ознаками. Точкові дефекти (нульмерние) малі у всіх ... ... Великий енциклопедичний політехнічний словник
ДЕФЕКТИ - кристалічної решітки (від лат. Defectus недолік, вада), будь-яке відхилення від її ідеального периодич. ат. будови. Д. можуть бути або атомарного масштабу, або макроскопіч. розмірів. Утворюються в процесі кристалізації, під впливом ... ... Фізична енциклопедія
- Коляска 3-в-1 Caretto "Montana F" (колір: бежевий, бежева шкіра). Коляска Caretto Montana вишукана і стильна, виготовлена з екологічних матеріалів, безпеку і комфорт у всьому. Дуже красива, практична коляска з надійним і високою якістю ... Детальніше Купити за 28500 руб
- Дифузія в твердих тілах. Х. Мерер. Книга відомого німецького фахівця розглядає фундаментальні проблеми дифузії в твердих тілах - важливої частини фізики твердого тіла, фізичної металургії, матеріалознавства і ... Детальніше Купити за тисячі шістсот п'ятьдесят один грн (тільки Україна)
- Дифузія в твердих тілах. Х. Мерер. Книга відомого німецького фахівця розглядає фундаментальні проблеми дифузії в твердих тілах - важливої частини фізики твердого тіла, фізичної металургії, матеріалознавства і ... Детальніше Купити за 1521 руб