Дефекты физические свойства кристалло

Заметим, что появление дефектов может быть вызвано не только собственными, но и примесными атомами. Присутствие примесных атомов может сильно влиять на механические и физические свойства кристаллов. Так, добавление к железу 1% N1, 1% Мп и 1% Сг существенно повышает его твердость примерно на 5, 12,5 и 25% [c.166]

Дефекты кристаллической структуры. По мере совершенствования методов изучения кристаллов (прецизионные методы рентгеновского анализа, микроскопия и электроноскопия) оказалось, что кристаллические тела не являются идеальными, а обладают рядом дефектов кристаллической структуры. Грубые дефекты кристаллической структуры, образующиеся при получении кристаллов, — поры, трещины мы не рассматриваем, так как они обычно получаются при нарушении технологии отливки или сварки металлов или при выращивании кристаллов из расплавов, растворов или из газовой фазы. Нарушения микроструктуры кристаллов обнаруживаются с большим трудом, но так как они сильно влияют на физические свойства твердых тел, то их изучение в настоящее время ведется весьма интенсивно. [c.110]

Г л. VIH. Влияние дефектов на физические свойства кристаллов [c.180]

Реакционная способность твердого тела может зависеть от таких физических свойств, как удельная поверхность, размеры пор и их распределение, размеры кристаллов и их распределение. Пространственное распределение дефектов, примесей или других потенциально активных центров также имеет значение, и там, где это возможно, следует приводить их характеристики. [c.341]

Любое искажение или нарушение регулярности в расположении атомов кристалла естественно считать дефектом кристаллической решетки. Наличием дефектов реальный кристалл отличается от идеальной кристаллической решетки, и ряд свойств реального кристалла определяется его дефектной структурой. Характер влияния дефекта на физические свойства кристалла существенно зависит от размерности дефекта. Под размерностью мы понимаем количество измерений, по которым дефект имеет макроскопические размеры. . Точечным (или нульмерным) дефектом называется искажение кристаллической решетки, сконцентрированное в объеме порядка величины атомного объема. Если правильное расположение атомов нарушается лишь в малой окрестности некоторой линии, то соответствующий дефект мы будем называть линейным (или одномерным). Наконец, когда нарушение правильного расположения атомов в решетке сосредоточено вдоль участка некоторой поверхности, захватывая слой толщиной порядка межатомных расстояний, то в кристалле существует поверхностный (или двухмерный) дефект. [c.174]

Дефекты влияют на многие физические свойства кристаллов. Различают точечные дефекты, роль которых играют примесные атомы, и собственные точечные дефекты, например вакантные узлы решетки или атомы в междоузлиях, и линейные дефекты — дислокации, а также двумерные дефекты — границы зерен. Для исследования влияния дефектной структуры кристаллов на их свойства необходимо приготовить материал, предельно свободный от различных несовершенств. Из него затем можно получить кристаллы с известным и достаточно точно дозированным количеством дефектов. Таким образом, первыми возникают проблемы очистки кристалла от примесных атомов и устранения в нем собственных дефектов, концентрация которых превышает термодинамически равновесную. [c.9]

Проведенное рассмотрение предполагало идеальную чистоту вещества, которая в действительности никогда не достигается. Посторонние молекулы, даже в количестве минимальных следов, оказывают существенное влияние на рост, особенно если они не могут войти в решетку в качестве компонентов смешанного кристалла (А. Смекал [76]). Во-первых, посторонние вещества могут изменять внешнюю форму растущего кристалла. Во-вторых, они приводят к появлению нарушений в кристаллической решетке. Такие дефекты строения ответственны за многие физические свойства кристалла. Они выявляются также в процессе растворения, протекающего при этом путем отделения более крупных структурных блоков [77]. [c.113]

Влияние дефектов на физические свойства кристаллов [c.166]

Как известно, вопрос об дефектах строения и их ответственности за различные физические свойства кристаллов является предметом оживленных дискуссий. Однако следующие положения можно считать бесспорными существует много причин, вызывающих нарушение идеального строения решетки и соответственно много видов ошибок ее строения. [c.113]

Радиационные дефекты влияют на такие физические свойства кристаллов, как ионная проводимость, плотность, твердость, оптические параметры и т. д. [2, гл. 8]. Так, ионная проводимость о хлористого калия при экспозиционной дозе 6-10 р от у-излучения кобальта-60 уменьшается на порядок, и наоборот, облучение потоком быстрых нейтронов 3 101 нейтрон/см ведет к увеличению ионной проводимости на два порядка. В первом случае, нагревая образец до 240° С, можно почти целиком отжечь нарушения, вызванные у-облучением, что восстановит прежнее значение электропроводности. Рентгеновское излучение снижает плотность щелочно-галоидных кристаллов, что указывает на появление дефектов решетки. Под действием тяжелых частиц наблюдалось растяжение решетки кристалла. Протонная и электронная бомбардировка хлористого калия ведет к заметному увеличению твердости, а у фтористого лития повышаются механические напряжения в поле нейтронного облучения. [c.357]

Принципиально все физические свойства кристалла определяются его атомной структурой и, таким образом, зависят от наличия или отсутствия дефектов или, более точно, от концентрации дефектов [1]. Однако одни свойства оказываются более чувствительными к дефектам, чем другие. [c.166]

В принципе кристалл содержит все возможные типы дефектов. Однако обычно некоторые из них оказываются более важными, чем другие. Именно они главным образом и определяют физические свойства кристалла. [c.312]

Числовой множитель истолковать легко при избытке атомов В дробь т/(т + п) относится к структурным единицам Вв, а п1 т -Н п) — к Вд. Поэтому выражение т -f п)/п [Вд] отвечает общей избыточной концентрации В. Оно важно, так как именно взаимно замещающие атомы (или вообще дефекты) приводят к изменению физических свойств кристалла и, следовательно, их можно определить на опыте. Разницу между концентрацией дефектов и отклонением от стехиометрии иногда не учитывают [59]. [c.329]

В следующем разделе показано, каким образом примесные атомы должны влиять на концентрацию дефектов и, следовательно, на физические свойства кристаллов. Вначале мы проследим это на модели с единичными дефектами, а затем рассмотрим, как введение ассоциатов влияет на полученные результаты. [c.546]

В последние годы большое внимание было обращено на чрезвычайно важный тип дефектов — дислокации, наличие которых определяет значительную часть механических и физических свойств кристаллов. Энергия образования дислокаций, которая в ионных решетках может достигать 20 ккал/моль, заставляла предполагать, что химические реакции на дислокациях тоже должны протекать со скоростями, значительно большими, чем в идеальной части кристалла. [c.228]

Подавляющее большинство экспериментов выполнено на образцах, в которые с помощью методов пластического деформирования вводилось огромное количество разнообразных дислокаций и точечных дефектов. Это, по-видимому, определило значительную противоречивость полученных экспериментальных данных. В результате еще до недавнего времени не удавалось провести их систематическое сопоставление с существующими теориями и выяснить, какое из гипотетически возможных и равновероятных воздействий дислокаций влияет на спектр электронных состояний и магнитную структуру, а также развить последовательную теорию особенностей тех или иных физических свойств кристалла, которые определяются дислокациями. [c.239]

Для решения этих задач в последние годы особое внимание уделялось использованию образцов с контролируемым распределением однотипных дислокаций, анализу влияния температуры деформирования и последующего отжига, по-разному влияющих на состояние точечных дефектов и дислокаций, на макроскопический эффект, а также изучению локальных изменений различных физических свойств кристалла под воздействием индивидуальных дислокаций. [c.239]

В принципе все физические свойства кристаллов зависят от их структуры и, следовательно, от дефектности решетки. Однако не все свойства в равной мере чувствительны к наличию дефектов. Поскольку, как правило, число дефектов относительно невелико, к мало чувствительном свойствам относятся все те, которые зависят от средних свойств частиц в системе. Сюда относятся теплоемкость, энергия, среднее значение параметров решетки (определяемые рентгенографически, электронографически и по удельному объему), оптические свойства в области основной полосы поглощения. Высокочувствительными являют- [c.232]

Нарушения периодичности структуры проявляются в особенностях картины рассеяния (сателлиты, диффузный фон и др.). Анализ этих особенностей позволяет определить как динамические нарушения, обусловленные тепловым движением частиц кристалла, так и тип и распределение статических дефектов кристаллической структуры (точечные дефекты, дислокации и т. д.). Динамические и статические нарушения структуры влияют на все физические свойства твердых тел, в наибольшей мере сказываясь на транспортных свойствах кристаллов, связанных с переносом электричества, тепла или массы, включая пластичность и прочность. Так, коэффициент диффузии в одном и том же веществе может меняться на 10 порядков. [c.15]

В твердой фазе находятся только кристаллические тела. В этом случае центры тяжести молекул под влиянием теплового движения непрерывно колеблются относительно фиксированных узлов кристаллической решетки, находящихся друг от друга на определенных расстояниях, называемых периодами идентичности. Наименьший повторяющийся строительный кирпичик решетки, параметры которого описывают взаимное расположение молекул, их упаковку, называется элементарной ячейкой. Так как молекулы чаще встречаются в некоторых избранных положениях, чем в других, свойства кристалла не будут одинаковыми во всех точках—кристаллическая фаза будет анизотропной. При этом различают однородную анизотропию, когда зависимость физических свойств от направления одна и та же для любой точки, и местную, или неоднородную, возникающую на границе раздела фаз, у дефектов кристалла и т. д. [c.426]

В принципе все физические свойства кристаллов зависят от их структуры и, следовательно, от дефектности решетки. Однако не все свойства в равной мере чувствительны к наличию дефектов. Обычно число равновесных дефектов относительно невелико, поэтому к мало чувствительным свойствам относятся все те, которые зависят только от средних значений молекулярных параметров частиц в решетке. Сюда относятся такие термодинамические свойства, как теплоемкость и энергия кристаллов. Более чувствительны к наличию дефектов оптические свойства кристаллов в области основной полосы поглощения. Высокочувствительны те физические свойства, которые практически полностью определяются наличием отдельных дефектов в кристаллической решетйе — диффузия в кристаллах, электропроводность примесных полупроводников, поглощение света вне основной полосы поглощения, люминесценция, некоторые магнитные свойства, скорость химических реакций в кристаллах. Для химии большое значение имеет равновесная нестехиометричность ионных кристаллов, возникающая в связи с появлением в решетке структурных дефектов. [c.271]

Радиационнь е дефекты изменяют физические свойства кристаллов ионную проводимость, плотность, твердость, оптические свойства. [c.333]

Как уже отмечалось, дефекты могут образовывать различные ассоциации, обладающие своими специфическими свойствами. Величина многих физических свойств кристаллов, например величина проводимости, определяется суммарным, результирующим действием всех дефектов, присутствующих в кристалле в электрически активном состоянии. В случае таких полупроводни-жовых материалов, как германий, кремний, и многих других, на-шболее контролируемым и воспроизводимым методом управления ВЕЛИЧИНОЙ и типом проводимости является введение в кристаллы определенных концентрации соответствующих примесей. Однако воспроизводимость этого метода обусловливается в общем случае степенью очистки исходного материала от остаточных неконтролируемых примесей. Часто для достижения требуемого комплекса физических свойств или из-за технологической необходимости в кристалл вводится не одна, а две и более различных примесей. Следовательно, при изучении зависимости свойств материала (например, типа и величины его проводимости) от природы и концентраций различных дефектов рассматривают следующие разновесные состояния в кристалле [c.174]

Как правило, в кристаллах всегда наблюдаются структурные дефекты, несовершенная ориентация, повороты одних элементарных областей относительно других, так называемая мозаичная структура (стр. 90 и рис. 233), не говоря уже о том, что даже при тщательном выращивании кристаллов очень трудно избежать появления включений и других негомогенностей. Такого рода нарушения заметно влияют на многие физические свойства кристаллов, как теплопроводность и электропроводность, на все виды диффузии, способность к обмену местами, многие явления изменения окраски, фотоэлектрические свойства, отчасти и на ферромагнетизм, а также на механическую прочность все перечисленные свойства чзтстви-тельны к нарушениям. Указанные выше механические напряжения, [c.289]

До сих пор монокристаллы мы противопоставляли поликристаллическим материалам. Тщательное изучение реальных монокристаллов позволило уста-1ювить, что они обычно далеки от совершенства и содержат как точечные, так и линейные дефекты —дислокации [144]. Дислокации, подобно другим дефектам, заметно влияют на физические свойства кристалла, поэтому важно уметь выращивать как бездислокациониые кристаллы, так и кристаллы с известным количеством (и типом) дислокаций. [c.39]

Идеальный кристалл рассматривается как тело, построенное из атомов, расположенных строго по законам симметрии кристаллической решетки. В реальных веществах существует непрерывный переход от идеально правильного в геометрическом и физическом смысле кристалла к телам с полностью неупорядоченным расположением атомов — аморфным или стеклообразным. Идеальный кристалл, как и аморфное тело с полностью неупорядоченной структурой, является крайним членом этого ряда. Практически всегда имеют дело с промежуточными членами его. Часть реальных кристаллов примыкает к почти идеальным, степень неупорядоченности которых незначительна. Реальные аморфные тела в свою очередь сохраняют некоторую степень упорядоченности. Отклонения в строении реального кристалла от идеализированного с геометрически правильным расположением атомов называются дефектами кристаллической решетки. Дефекты оказывают большое влияние на свойства реальных кристаллов, а во многих случаях обусловливают проявление особых свойств, которые не присупхи кристаллам со структурой, близкой к бездефектной. [c.166]

Пожалуй, наиболее перспективным и важным направлением исследований неорганических веществ на структурном уровне является изучение закономерностей, обусловливающих специфику химических связей в монокристалле при различных способах заполнения и уплотнения узлов кристаллической решетки. Значение этих исследований в конечном счете определяется необходимостью получения твердых тел, свойства которых были бы обусловлены не столько характером связей между монокристаллами в поликристаллите, сколько химическим строением гигантского монолита — монокристалла с любым заданным заполнением и уплотнением узлов кристаллической решетки вплоть до идеального кристалла как единой замкнутой квантово-механической системы с минимумом свободных валентностей на поверхности. Идеал — всегда есть цель, к которой приближается реальность. И ничего нет фантастического в том, что касается создания макромолекул, полностью идентичных обычным молекулам с полным внутренним взаимным насыщением валентностей. Но это — только одна задача она диктуется требованиями создания тел с особой механической, жаро- и противокоррозионной прочностью. Сотни других задач связаны с получением тел с заданным числом и характером дефектов решетки решение этих задач позволит получать твердые тела с нужными химическими и физическими свойствами. [c.274]

Изучение свойств простых веществ имеет фундаментальное значение в неорганической химии. Оно является первым этапом в описательной химии элементов. Последовательное и аналитическое восприятие фактического материала о свойствах простых веществ (физических, физико-химических, химических) позволяет составить общее представление о химическом облике элемента, предвидеть природу химической связи, состав и свойства его характеристических соединений, их кислотно-основные и окислительно-восстановительные характеристики и т.п. Принципимьная особенность простых веществ состоит в том, что при рассмотрении их свойств нет необходимости учитывать вопросы, связанные с постоянством или переменностью состава, поскольку состав простых веществ, естественно, всегда постоянен. Однако даже у простых веществ следует учитывать явление аллотропии и наличие собственных дефектов в реальном кристалле, что позволяет выявить зависимость свойств простых веществ от их химического и кристаллохимического строения. [c.239]

В реальных кристаллах имеются несоверщенства структуры, т. е. дефекты. Дефекты могут быть точечными, линейными и поверхностными. Дефектами определяются многие физические и химические свойства кристаллов. [c.590]

Для исследования причин нестабильности физических свойств синтетического кварца и факторов, влияющих на образование ростовых дефектов кристаллов, во ВНИИСИМС в 1957 г. на базе систематического анализа результатов лабораторных и опытнопромышленных циклов кристаллизации был оптимизирован процесс синтеза и совместно с технологами опытного производства разработаны вначале технологический регламент синтеза пьезокварца для серийного завода, а в дальнейшем — промышленные процессы получения всех разновидностей технического кристалло-сырья кварцевой группы. В распоряжение института поступили результаты опытов по синтезу кварца, проведенных на разнотипном автоклавном оборудовании объемом от 1 до 12 000 л в широком диапазоне физико-химических условий при температурах до 500 С и давлении до 280 МПа. Такое положение достаточно наглядно характеризует значительное расширение экспериментальных возможностей ВНИИСИМС в период отработки промышленного метода синтеза пьезокварца. Экспериментальные исследования показали, что пониженное качество кристаллов связано с захватом примеси коллоидно-дисперсной фазы, выделяющейся из раствора. Для производства кристаллов пьезокварца, удовлетворяющих по качеству требованиям радиопромышленности, были отработаны режимы кристаллизации, исключающие захват этой примеси. Выявлены и устранены также факторы, вызывающие образование трещин и включений в кристаллах, детально исследован механизм формирования ростовых дислокаций в кварце и их влияние на оптические свойства синтетического кварца. Результаты технологических исследований были сопоставлены с данными измерений внутреннего трения в кварце, проведенных [c.12]

Электрические свойства монокристаллов иттрий-алюминиевых гранатов. Высокой чувствительностью к физическим и химическим неоднородностям в кристаллах, к точечным и линейным дефектам ири условии их электрической активности обладают электрические характеристики удельная, относительная диэлектрическая постоянная е, и их функциональные зависимости от температуры. Перечисленные свойства изучались во ВНИИСИМСе [36]. С целью измерения электрических свойств кристаллов граната образцы подвергались металлизации платиной катодным распылением на установке УВР-2. Измерение удельного сопротивления осуществлялось методом Бронсона с использованием электрического усилителя ВК2-16 и лабораторной измерительной ячейки. [c.196]

Раствор-расплавным методом можно выращивать более совершенные кристаллы титаната стронция, чем это возможно в печах вернейля. Основанием для постановки таких экспериментов является Научный интерес к титанату стронция, в котором проявляется необычный структурный переход при охлаждении до низких температур. Дефекты в кристаллах влияют на замерьг физических свойств и могут затущевывать эффекты, интересные для изучения. Большинство Почти совершенных кристаллов титаната стронция выращены из Растворов в расплавах смесей фторидов калия и лития или боратов Стронция и лития, [7]. Получают кристаллы размером до 12x11x9 мм. [c.93]

Особый интерес представляет механическая активация твердых тел и реакций с их участием, так как установлено, что часть механической энергии, подведенной к твердому телу во время активации, усваивается им в виде новой поверхности, линейных и точечных дефектов. Кроме того, известно, что химические свойства кристаллов определяются наличием в них дефектов, их природой и концентрацией. С помощью механической активации удается использовать в химии ряд физических явлений, происходящих в твердьгх телах при больших скоростях деформации. К ним относятся изменение структуры твердьгх тел ускорение процессов диффузии при пластической деформации образование активных центров на свежеобразованной поверхности возникновение импульсов высоких локальных температур и давлений и т. д. Впервые к использованию этих эффектов в химии подошли исследователи, изучавшие влияние ударных волн и высоких давлений со сдвиговыми деформациями на свойства твердых тел. Однако указанные эффекты можно получить и с использованием измельчительного оборудования, что с практической точки зрения более целесообразно и осуществимо, особенно для непрерывных процессов. В результате совершенствования этого оборудования появились аппараты с высокой интенсивностью подвода энергии, и роль этих эффектов при измельчении сильно возросла. [c.803]

В результате теплового воздействия некоторые атомы или ноны могут покидать свои места в узлах решетки и образовывать дефекты, называемые вакансиями Атомы или ионы ( собственные и чужие ) также могут появиться между узлами кристаллической решетки В ионном кристалле (в отличие от атомного) вакансии должны быть обязательно скомпенсированы электрически Комбинация вакансии и иона в междуузлиях называется дефектом по Френкелк) а комбинация анионной и катионной вакансий — дефектом по Шоттки Дефекты по Френкелю и Шотткн относятся к так называемым точечным дефектам Эти дефекты могут мигрировать в кристалле, чем объясняется самоднффузия и ионная проводимость Наличие примесных атомов или ионов в структуре сильно влияет на физические и механические свойства кристаллов Так, например, при добавлении 20% КВг к КС1 теплопроводность снижается на 50% Добавление к железу 1% N1, Мп или Сг приводит к повышению его твердости соответственно на /го, /в и V Примесные атомы нли ионы поглощают свет в тех областях, где чистый кристалл прозрачен, что может влиять иа его цвет В некоторых случаях возбуждается люминесценция [c.239]