Точечные дефекты.
Точечные дефекты - это локализованные нарушения в расположении атомов в кристаллической решётке. Подробный обзор основных типов точечных дефектов:
1. Вакансии.
- Описание: вакансия возникает, когда атом отсутствует в своей ячейке кристаллической решётки.
- Последствия: они могут увеличивать подвижность атомов, влияя на скорость диффузии и могут изменять механические свойства, такие как ползучесть.
2. Атомы в междоузлиях.
- Описание: атом занимает промежуточное положение, которое не соответствует нормальному положению решётки. Этот атом втискивается в пространство между атомами решётки.
- Последствия: внедренные атомы могут вызывать деформацию кристаллической решётки, что влияет на такие свойства, как твёрдость и пластичность. Они также могут повышать электрическое сопротивление.
3. Дефекты замещения.
- Описание: атом-примесь замещает основной атом в кристаллической решётке.
- Последствия: в зависимости от размера и заряда атома-заместителя это может привести к изменению электрических, оптических или магнитных свойств. Это обычное явление при легировании полупроводников.
4. Дефект по Френкелю (пара Френкеля).
- Описание: сочетание вакансии и междоузлия. Атом перемещается из своего обычного положения в положение междоузлия.
- Последствия: этот тип дефекта является существенным в ионных кристаллах, где он может способствовать ионной проводимости, позволяя ионам перемещаться через решётку.
5. Дефект Шоттки.
- Описание: он связан с образованием равного количества вакансий в катионной и анионной подрешётках для поддержания нейтральности заряда.
- Последствия: дефекты Шоттки снижают плотность материала и могут влиять на диффузию и ионную проводимость.
6. Примесные дефекты.
- Описание: посторонние атомы (примеси) присутствуют либо в узлах кристаллической решётки, либо в междоузлиях.
- Последствия: примеси могут существенно изменять свойства материала: изменение электропроводности полупроводников, изменение механических или химических свойств материала.
Влияние на свойства материала.
1. Электрические свойства: точечные дефекты могут изменять структуру электронных зон, что приводит к изменению проводимости, особенно в полупроводниках.
2. Оптические свойства: дефекты могут создавать цветовые центры, влияющие на поглощение, пропускание или люминесценцию света.
3. Механические свойства: дефекты могут выступать в качестве концентраторов напряжений или способствовать перемещению дислокаций, влияя на прочность, пластичность и вязкость.
4. Тепловые свойства: влияют на теплопроводность и расширение из-за изменений в атомной структуре или рассеяния фононов.
5. Химическая реактивность: дефекты могут увеличивать поверхностную энергию или создавать очаги для химических реакций, влияя на коррозию или катализ.