Point kristályhibák - studopediya
Osztályozása kristályhibák
Hibák a kristályok
5.1 osztályozása kristályhibák
5.2 pont kristályhibák
5.4 szemcsehatárokon
5.5 Tartósság szilárdanyag
Korábban vázolt vita szerkezetének kristályok és kristályrács, szigorúan véve, csak az úgynevezett tökéletes kristályok formájában. Minden ugyanaz valódi kristály tökéletes szerkezete és számos megsértését ideális rács, amelyek úgynevezett kristályhibák. Szerkezeti hibák jelentős és néha meghatározó befolyást gyakorolnak tulajdonságait szilárd. Az ilyen szerkezetileg-érzékeny (m. E. függően hibaszerkezeteket) tulajdonságok villamos vezetőképesség, fényvezető, szívósság és plaszticitás, színező kristályok és t. D. Diffúziós folyamatok, kristálynövekedés, átkristályosítással és még sokan mások is magyarázható kielégítően feltételezve azok attól függően, hogy a hiba. Jelenleg az alapvető információkat a hibákat nem lehet csak a fizikusok, hanem a tervezők és a döntéshozók eszközök alapján szilárd termelők tökéletes mono-kristályos.
Osztályozása hibák rendszerint úgy hajtjuk végre, hogy a tisztán geometriai jellemzőit, nevezetesen a dimenziók száma, amelyekben megsértése a kristályszerkezetek túlnyúlnak meghaladó távolságok esetében a jellemző rácsparaméter. Vannak négy osztályát hibák.
1. A (zérus-dimenziós) hibák. Nevük arra utal, hogy zavar a szerkezet lokalizált bizonyos pontokon a kristály. A méretei ezek a hibák mind a három dimenzióban nem haladja meg az egy vagy több atomi távolságok. Ahhoz, hogy az a pont hibák pozíciók (szabad rácspontjain), intersticiális atomok, szennyező atomok intersticiális oldalakon vagy csomópontok, valamint a kombinációk szennyező - megüresedett szennyező - szennyező, kettős és hármas feladatot. Point hibák jelenhetnek meg szilárd hevítés (termikus hibák), besugárzás által gyors részecskék (sugárzás hibák), a készítmény kémiai vegyületek sztöchiometrikustól való eltérés (sztöchiometrikus hibák), plasztikus deformáció.
2. Lineáris (egydimenziós) hibák az jellemzi, hogy a periodicitás zavarok meghosszabbíthatja egy dimenzióban távolsággal sokkal nagyobb, mint a rácsparaméter, míg a másik két dimenzió nem haladja meg a néhány paramétert. Lineáris hibák diszlokációk, mikrorepedések. A diszlokációk az eredménye képlékeny a kristály növekedési folyamat vagy az azt követő kezelések. Az is lehetséges, hogy nem-stabil lineáris hibáit ponthibák láncok.
3. A felszíni (kétdimenziós) hibák két dimenzióban vannak méretezve, hogy sokszor nagyobb, mint a rácsparaméter, és a harmadik - néhány paramétert. Kétdimenziós hibák oka lehet a szennyeződések jelenléte az olvadék. A szemcsehatárok és az ikrek, rétegződési hibákat, határfelületi határokat, domain falak, valamint a felület kétdimenziós kristályhibák.
4. Háromdimenziós (háromdimenziós) hibák - a mikro-üregek és zárványok a másik fázisban. A tünetek általában a növekedése során kristályok vagy eredményeként bizonyos hatások a kristály. Például, a jelenléte nagy mennyiségű szennyeződések az olvadékban, amelyből a kristályosítást végezzük, vezethet kicsapódását nagy részecskék a második fázisban.
A leggyakoribb hibák ponthibák energia - fonon - időbeli szabályosságát a kristályrács által okozott torzítás termikus mozgás. Az energia a kristályhibák is ideiglenes rács egyenetlenségek (gerjesztett állapot) által okozott expozíció különböző sugárzások: fény, röntgen vagy # 947; sugárzás, # 945; radioszénnel neutronfluxus.
Elektronikus hibák közé felesleges elektronok, az elektron-hiány (töltetlen vegyértékkötéseket a kristály - lyukak) és excitonok. Az utóbbit párosított hibák álló elektronok és lyukak, amelyek kapcsolódnak Coulomb erők.
Atomi hibák szennyezéseket tartalmaznak, Frenkel hibák és a Schottky hibák.
Ha a szennyező atom helyettesít egy atom a kristályrácsban a bázikus hatóanyag csomópontot, ez az úgynevezett szubsztitúciós szennyező (5.1 ábra). Ha a szennyező atom bevezetjük a intersticiális térben, ez az úgynevezett intersticiális szennyező (5.2 ábra).
5.1 ábra - Szennyeződések csere
5.2 ábra - intersticiális szennyeződések
Bár a relatív koncentrációja atomi hibák is kicsi, de a változásokat a fizikai tulajdonságai a kristály általuk okozott hatalmas lehet. Atomic hibák hatással lehet a mechanikai, elektromos, mágneses és optikai tulajdonságait a kristályok. Illusztrációként csak egy példa néhány ezred százaléka szennyeződések tisztítani a félvezető kristályok változtatni elektromos ellenállása 10 5 -10 6-szor.
A mechanizmus előfordulási ponthibák először javasolta Ya. I. Frenkelem. Bementek bemutatkozó egyszerű és világos. A fizika, jól ismert jelensége a szublimáció - párologtatás betétek szilárd anyagok. Felülete felett szilárd, valamint a folyadék felszíne feletti, mindig van egy „gőz”, amely atomok egy adott anyag. Alkotó atomok a felületi réteg a kristály, szerezhet kinetikus energia hevítés elegendő elszakadni a felszíni és bemegy a környezetbe. Ya. I. Frenkel azt javasolta, hogy egy ilyen elválasztás kerülhet sor nem csak a felületi atomok, hanem atomok a kristály. Szerint ugyanis az alapelveket, statisztikus fizika, még abban az esetben, ha az átlagos kinetikus energia az atomok igen alacsony a kristály mindig van egy bizonyos számú atomot, a kinetikus energia, amely lehet nagyon nagy. Így, összhangban a valószínűségi jellegét a jelenség bármely atom a kristály egy adott időpontban szerezhet energiát nagymértékben bónagyobb, mint az átlagos kinetikus energiája az atomok a kristály. Egy ilyen atom is kijön a stabil egyensúlyi helyzete, r. E. A rács helyén. Mozgás a kristály és energiát visz a többi atom, tart egy új egyensúlyi helyzet. Ha az összes csomópontot legközelebbi rács foglalt, akkor egyszerre csak egy közbeiktatott. A fennmaradó üres rács telek hívott betöltésére.
Rácspont hibák a több intersticiális atomok és a megüresedett nevezett Frenkel hibák (5.3 ábra).
Frenkel pár hibák könnyebben végbemehet tartalmazó kristályok nagy interatomi intervallumokban, mint a közeli tele. A múltban nincs hely intersticiális atomok. Egy példa az első típusú kristályok kristályok egy gyémánt szerkezetű és kősó, és a második típusú kristályt-fémek szoros csomagolás. Például, nem valószínű, hogy megfeleljen normál körülmények intersticiális atomok lapcentrált fémek. Emellett pár hibák Frenkel, amelynek-in kristályok egy-és ponthibák - megüresedett, először tekinthető W. Schottky (5.4 ábra). Schottky hibák általában akkor jelentkeznek, kristályok a sűrű atomok, ahol a kialakulását intersticiális atomok nehéz és energetikailag előnyös. Folyamat Obra-mations oly kristály hiba léphet fel, következik következik. Néhány atom távolságra a felületi réteg miatt a termikus mozgás származhat egy kristály felületén. A kapott megüresedett-migrációs ezután a kristály mennyiség. Defect formáció Schottky csökkenti a kristály sűrűsége miatt, hogy növelje a hangerőt egy tömegállandóságig. A formáció a Frenkel hiba sűrűsége változatlan marad, mivel a kötet a kristály nem változik.
5.3 ábra - Frenkel hibák
5.4 ábra - Schottky hibák
Point hibák megüresedett minden típusú kristály, akármilyen óvatosan is lehet termeszteni. Sőt, egy igazi kristály pozíciókat állandóan keletkeznek és eltűnnek hatása alatt termikus ingadozások. A képlet szerint nin Boltzmann egyensúlyi koncentrációja megüresedett a kristály egy adott hőmérsékleten (T) a következőképpen határozzuk meg:
ahol n - az atomok száma egységnyi térfogatban a kristály,
e - bázis a természetes logaritmus,
k - a Boltzmann állandó,
U - az energia megüresedett kialakulását.
A legtöbb energiája megüresedett kristályainak képződését körülbelül 1 eV szobahőmérsékleten kT »0,025 eV, ezért,
Ahogy a hőmérséklet növekszik a relatív koncentrációja megüresedett növekszik elég gyorsan: T = 600 ° K eléri 10 -5. és 900 ° K - 10 -2.
Hasonló érveket lehet, tekintettel a koncentráció Frenkel hibák, figyelembe véve azt a tényt, hogy az energia implantátumok jóval több munkát formáció energiát.