Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

Дефекти в кристалах

   
 

Дефекти в кристалах (від лат. Defectus - недолік, вада), порушення періодичності кристалічної структури в реальних монокристалах. У ідеалізованих структурах кристалів атоми займають строго певні положення, утворюючи правильні тривимірні грати (кристалічні решітки). У реальних кристалах (природних і штучно вирощених) спостерігаються зазвичай різні відступи від правильного розташування атомів або іонів (або їх груп). Такі порушення можуть бути або атомарного масштабу, або макроскопічних розмірів, помітні навіть неозброєним оком (див. Дефекти металів ). Крім статичних дефектів, існують відхилення від ідеальної решітки іншого роду, пов'язані з тепловими коливаннями частинок, складових грати (динамічні дефекти, див Коливання кристалічної решітки ).

Д. в к. утворюються в процесі їх зростання (див. Кристалізація ), під впливом теплових, механічних та електричних впливів, а також при опроміненні нейтронами, електронами, рентгенівськими променями, ультрафіолетовим випромінюванням (радіаційні дефекти) і т.п.

Розрізняють точкові дефекти (нульмерние), лінійні (одномірні), дефекти, що утворюють в кристалі поверхні (двовимірні), і об'ємні дефекти (тривимірні). У одновимірного дефекту в одному напрямі розмір значно більше, ніж відстань між сусідніми однойменними атомами (параметр решітки), а в двох інших напрямках - того ж порядку. У двовимірного дефекту в двох напрямах розміри більше, ніж відстань між найближчими атомами, і т.д.

Точкові дефекти. Частина атомів або іонів може бути відсутнім на місцях, відповідних ідеальній схемі грат. Такі дефектні місця називаються вакансіями . У кристалах можуть бути присутніми чужорідні (домішкові) атоми або іони, заміщаючи основні частки, створюючі кристал, або проникаючи між ними. Точковими Д. в к. є також власні атоми або іони, що змістилися з нормальних положень (межузельние атоми і іони), а також центри забарвлення - комбінації вакансій з електронами провідності (F-центри), з домішковими атомами і електронами провідності (Z-центри) або з дірками (V-центри). Центри забарвлення можуть бути викликані опроміненням кристалів.

В Іонних кристалах , утворених частками двох сортів (позитивними і негативними), точкові дефекти виникають парами. Дві вакансії протилежного знаку утворюють дефект по Шотки. Пара, що складається з межузельного іона і залишеної ним вакансії, називається дефектом по Френкелю.

Атоми в кристалах розташовуються на рівній відстані один від одного рядами, витягнутими вздовж певних кристалографічних напрямків. Якщо один атом зміститься зі свого положення під ударом налетіла частинки, викликаної опроміненням, він може, в свою чергу, змістити сусідній атом і т.д. Таким чином зміщеним виявиться цілий ряд атомів, причому на якомусь відрізку ряду атомів один атом виявиться зайвим. Таке порушення в розташуванні атомів або іонів уздовж певних напрямів з появою зайвого атома або іона на окремій ділянці ряду називається краудіонів. Опромінення виводить з положення рівноваги атоми або іони і в ін напрямках, причому рух передається по естафеті все більш далеко віддаленим атомам. Віддаляючись від місця зіткнення налетіла частинки з атомом кристала передача імпульсу виявляється локалізованої (сфокусованої) уздовж найбільш щільно упакованих напрямів. Така естафетна передача імпульсу налетіла частинки іонів або атомам кристала з постійною фокусуванням імпульсу вздовж щільно упакованих атомних рядів називається фокусоном.

Лінійні дефекти. У реальних кристалах деякі атомні площини можуть обриватися. Краї таких обірваних (зайвих) площин утворюють крайові дислокації. Існують також гвинтові дислокації, пов'язані із закручуванням атомних площин у вигляді гвинтових сходів, а також більш складні типи дислокацій. Іноді лінійні Д. у к. утворюються зі скупчення точкових дефектів, розташованих ланцюжками (див. Дислокації ).

Двовимірні дефекти. Такими Д. у к. є кордони між ділянками кристала, поверненими на різні (малі) кути по відношенню один до одного; кордону двійників (див. Двійникування ), дефекти упаковки (одноатомні двійникові шари), межі електричних і магнітних доменів , антифазні кордону в сплавах , межі включень іншої фази (наприклад, мартенситной), межі зерен ( кристалітів ) в агрегатах кристалів. Багато з поверхневих дефектів являють собою ряди і сітки дислокацій, а сукупність таких сіток утворює в полікристалах кордону зерен; на цих кордонах збираються домішкові атоми і чужорідні частинки.

Об'ємні дефекти. До них відносяться скупчення вакансій, створюючі пори і канали; частинки, що осідають на різних дефектах (що декорують), наприклад бульбашки газів, бульбашки маткового розчину; скупчення домішок у вигляді секторів (пісочного годинника) і зон зростання.

У кристалах дефекти викликають пружні спотворення структури, що зумовлюють, в свою чергу, поява внутрішніх механічних напруг (див. Напруга механічне). Наприклад, точкові дефекти, взаємодіючи з дислокаціями, упрочняют або разупрочняется кристали. Д. в к. впливають на спектри поглинання, спектри люмінесценції, розсіяння світла в кристалі і т.д., змінюють електропровідність, теплопровідність, сегнетоелектрічеськие властивості (див. Сегнетоелектрики ), магнітні властивості і т.п. Рухливість дислокацій визначає пластичність кристалів, скупчення дислокацій викликають появу внутрішніх напружень і руйнування кристалів. Дислокації є місцями скупчення домішок. Дислокації перешкоджають процесам намагнічення і електричної поляризації завдяки взаємодії з кордонами доменів. Об'ємні дефекти знижують пластичність, впливають на міцність , на електричні, оптичні і магнітні властивості кристала так само, як і дислокації.

Літ.: Бюрен Х. Г. ван, Дефекти в кристалах, пров. з англ., М., 1962; Халл Д., Введення в дислокації, пров. з англ., М., 1968; Вакансії та інші точкові дефекти в металах і сплавах, М., 1961; Деякі питання фізики пластичності кристалів, М., 1960; Гегузін Я. Е., Макроскопічні дефекти в металах, М., 1962 ; Методи та прилади для контролю якості кристалів рубіна, М., 1968; Шаськольськая М. П., фізична кристалографія, М., 1972 [у пресі].

© М. В. Классен-Неклюдова, А. А. Урусовская.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua