Дефекты в кристаллах

Дефекты в кристаллах

Дефекты в кристаллах (от лат. defectus - недостаток, изъян) это нарушение периодичности кристаллической структуры в реальных монокристаллах. Дефекты могут образовываться в процессе роста кристаллов, под влиянием тепловых, механических и электрических воздействий, кроме того, в случаях облучения нейтронами, электронами, рентгеновскими лучами и ультрафиолетом (так называемые радиационные дефекты).

Выделяют несколько разновидностей дефектов: точечные (или нульмерные), линейные (одномерные), дефекты, которые образуются в поверхности кристалла (двухмерные), объемные дефекты (или трехмерные). У одномерного дефекта в одном направлении размер может быть значительно больше, чем расстояние между соседними одноименными атомами, а в двух других направлениях – того же порядка. В случае с двухмерным дефектом размеры больше в двух направлениях по сравнению расстоянием между ближайшими атомами, и так далее.

Точечные дефекты – заключаются в том, что на местах, соответствующих идеальной схеме решетки могут отсутствовать атомы или ионы. Такого рода дефекты называются вакансиями. В кристаллах также могут присутствовать чужеродные атомы или ионы, которые замещают основные частицы, образующие кристалл или же внедряясь между ними. Точечными дефектами также могут являться собственные атомы или ионы, которые смещаются из нормальных положений, а также центры окраски - комбинации вакансий с электронами проводимости, с примесными атомами и электронами проводимости либо с дырками. Центры окраски могут вызываться облучением кристаллов.

Линейные дефекты связаны с тем, что в реальных кристаллах некоторые атомные плоскости могут обрываться. Края таких оборванных плоскостей начинают образовывать краевые дислокации. Могут встречаться также и винтовые дислокации, которые связаны с закручиванием атомных плоскостей в виде винтовой лестницы, а также более сложные виды дислокаций. Иногда линейные дефекты в кристаллах могут образовываться в связи со скоплением точечных дефектов, которые расположены цепочками.

Двухмерные дефекты в кристаллах являются границами между участками кристалла, которые повернуты на разные углы малых величин по отношению друг к другу. Примерами таких дефектов являются границы двойников, дефекты упаковки, границы электрических и магнитных доменов, антифазные границы в сплавах, границы включений другой фазы, границы зерен в агрегатах кристаллов. Многие из поверхностных дефектов представляют собой множество рядов и сеток дислокаций, совокупность которых образует в поликристаллах границы зерен; на этих границах могут собираться примесные атомы, а также инородные частицы.

К так называемым объемным дефектам относят скопление вакансий, которые образуют поры и каналы, частицы, которые оседают на различных дефектах, например, газовые пузырьки или пузырьки маточного раствора, а также скопление примесей в виде секторов зон роста.

Дефекты вызывают в кристаллах упругие искажения структуры, которые, в свою очередь, обуславливают появление внутренних механических напряжений. Та, например, точечные дефекты, взаимодействующие с дислокациями, могут как упрочнять так разупрочнять кристаллы. Дефекты в кристаллах оказывают влияние на спектры поглощения, спектры люминесценции, рассеяние света в кристалле и прочее. Также они могут изменять электропроводность, теплопроводность, сегнетоэлектрические свойства и магнитные свойства. Подвижность дислокаций определяется пластичностью кристаллов, скопления дислокаций вызывают появление внутренних напряжений и разрушение кристаллов. В местах дислокаций часто скапливаются различные примеси. Также дислокации могут препятствовать процессам намагничивания и электрической поляризации. Это происходит благодаря тесному взаимодействию с границами доменов. Объемные дефекты могут снижать пластичность кристаллов, оказывают влияние на прочность, электрические, оптические и магнитные свойства кристалла.


Дополнительно по теме: www.cultinfo.ru
Полезный совет?

эксперт, ответивший на вопрос

Катя Пушкарева
Альтруист

Похожие статьи

Комментарии

Еще нет комментариев.

оставить свой комментарий

* - скрыт от пользователей, только для уведомлений