Кристалдық торлардағы олқылықтар (жетіспеушіліктер) мен дефектілер Мозаикалық құрылым
жүктеу/скачать 114,87 Kb.
|
Кристалдық торлардағы олқылықтар
- Бұл бет үшін навигация:
- Шоттки бойынша дефектілер.
Френкель бойынша дефектілер. Қатты денелер атомдары арасындағы энергияның таралуы газдар мен сұйықтардың молекулалары арасындағы сияқты біркелкі емес. Кез-келген температурада кристалда атомдар бар, олардың энергиялары еркіндік дәреже бойынша біркелкі таралу заңымен анықталатын энергияның орташа мәніне қарағанда бірнеше есе үлкен. Осы мезгілде жеткілікті жоғары энергияға ие атомдар тепе-теңдік маңынан біршама алыстап кетуімен қоса, көршілес атомдар құрған потенциалық тосқауылдан өтіп, жаңа ортаға, басқа ұяшыққа өтіп кетуі мүмкін. Мұндай атомдар өздерінің кристалдық тор түйіндеріндегі орындарын тастап (буланып), түйіндер арасындағы аралықта орналасу мүмкіндігіне ие болады (1.25 а-сурет). Бұл процесс ваканттық түйіндер (вакансия) және түйіндер арасында атомдардың (дислоцирленген атом) пайда болуына алып келеді. Осындай типті торлар Френкель бойынша дефектілер деп аталады. Есептеулер көрсеткендей берілген температурадағы енген атомдар саны мына қатынаспен анықталады:  (1.18)
мұндағы - ену пайда болуға қажетті энергия, өлшем бірлігі –электронвольт. N — берілген көлемдегі тор түйіндерінің саны; А – бүтін сан (әдетте 1-ге жуық), ол бірлік атомдық торға сәйкес келетін бірдей түйіндердің санын анықтайды. Түйіндер арасындағы атомдар, сонымен бірге вакансиялар бір орында орналасып қалмайды, олар торда диффузияланады. Дислокацияланған атомдардың диффузиясы оның бір түйіндер арасындағы аралықтан екінші аралыққа өтуі, ал вакансияның диффузиясы оны эстафеталық жолмен тізбектей көршілес атомдармен толтырылуы арқылы іске асады (1.25 а-сурет). 1 атомның ваканттық орнына 2-ші атом ауысқанда вакансия 2 түйінге, 3 атом бос 2 түйінге орынға ауысқанда, вакансия 3 түйінге орын ауыстырады және т.б.. Шоттки бойынша дефектілер. Кристалда ішкі буланулармен қоса, кристалл бетіне шығып атомдардың толық және жартылай буланулары да болады. Толық буланғанда атом кристалл бетінен шығып кетіп, буға айналады (1.25 б-сурет). Жартылай буланғанда атом беттік қабаттың үстіңгі жағында орналасады (1.25 в-сурет). Екі жағдайда да, кристалдың беттік қабатында вакансия пайда болады. Вакансияны тереңірек орналасқан атом басқанда, ол кристалл ішіне қарай тартылады және оның көлемінде диффузияланады. Бұл вакансияға дислоцияланған атомдарды қатар қоюға болмайды, себебі олардың пайда болуы бір мезгілде түйіндер арасындағы атомдардың орналасуын тудырмайды. Осындай вакансиялар Шоттки бойынша дефектілер деп аталады. Есептеулер түйіні бар кристалда вакансиялардың тепе-тең саны мынаған тең екендігін көрсетті:  (1.19)
мұндағы - вакансия пайда болатын энергия. Ол -ден көп кіші, мысалы алюминий үшін 0,75 эВ. Осы мәнді және  деп алып, (1.19) қойсақ аламыз  .  , яғни алюминийдің балқу температурасына ( ) жуық температурада,  . Бұл барлық металдар үшін балқу температурасына жуық температурада орындалады.
Френкель бойынша дефектілердің пайда болу энергиясы вакансия мен дислоцияланған атомдардың пайда болу энергияларының қосындысына тең болады. Френкель және Шоттки бойынша дефектілер кристалдардағы көптеген процестерге үлкен әсерін тигізеді. Олар ток тасушылардың қозғалғыштығын азайтатын шашырату орталықтары болып табылады. Дефектілер ток тасушылар көзі болып, яғни донор және акцепторлар (әдетте дефектілер акцепторлық әсер етеді) сияқты әсер етуі мүмкін; олар кристалдардың оптикалық, магниттік, механикалық және термодинамикалық қасиеттеріне күшті әсер етеді (оның ішінде әсіресе жұқа жартылай өткізгіштік пленкалар мен ұсақ кристалды үлгілерге). Қоспалар. Нақты кристалдар құрылымындағы ең негізгі және көп тараған дефектілер қоспалар болып табылады. Қазіргі заманғы тазалау әдістері арқылы абсолют таза материалдар алу мүмкін емес. Тіпті ең тазаларының өзінде  қоспалар болады, ол заттың  көлемінде  атомдар бар деген сөз. Осындай заттың тазалық дәрежесін  бидайда 1 арпа дәнінің болуымен салыстырып көрсетуге болады.
жүктеу/скачать 114,87 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|