Нейтральные атомные дефекты

Рассмотрим бинарное интерметаллическое соединением АВг с металлическим характером энергетического спектра электронов. В таком соединении могут существовать следующие нейтральные атомные дефекты междуузельные атомы обоих сортов, вакансии и неправильно занятые узлы в обеих подрешетках. Для сохранения баланса чисел узлов и атомов эти дефекты должны образовывать парные комбинации. Наиболее важны следующие три такие комбинации. [c.76]

Вычислим равновесные концентрации нейтральных атомных дефектов в нестехиометрическом кристалле АВ1+6 в зависимости от степени отклонения от стехиометрического состава б. Здесь мы полагаем для простоты, что число узлов в обеих подрешетках одинаково и стехиометрический коэффициент г равен единице. В таком кристалле концентрации атомов связаны соотношением [c.80]

Независимо от характера электронной разупорядоченности в любом полупроводниковом кристалле с неионной химической связью всегда имеется собственная атомная разупорядоченность, включающая один или несколько сортов нейтральных атомных дефектов их равновесные концентрации определяются соотношениями, выведенными в гл. 3. Однако общая картина атомной разупорядоченности в полупроводниках обычно значительно сложнее, чем в металлических кристаллах, поскольку атомные дефекты в результате взаимодействия с электронами проводимости или дырками могут переходить в заряженное состояние. При значительных концентрациях заряженных атомных дефектов их следует учитывать в условии электронейтральности и, таким образом, нужно рассматривать комбинированную атомно-электронную собственную разупорядоченность. [c.111]

VII. . НЕЙТРАЛЬНЫЕ АТОМНЫЕ ДЕФЕКТЫ [c.151]

Атомные дефекты проявляют себя во многих физико-химических процессах как электрически заряженные частицы. Так, в кристалле германия, состоящем из электронейтральных атомов, вакансии обнаруживают довольно высокую электроотрицательность и могут захватывать электроны из валентной зоны, превращаясь в отрицательно заряженные центры. Образование такой отрицательно заряженной вакансии равносильно удалению из кристалла нейтрального атома германия и замене его электроном. Аналогично, междуузельные атомы металла в валентном кристалле, например атомы лития в германии, могут находиться в двух состояниях в виде нейтральных атомов или положительно заряженных ионов. Естественно, что такие заряженные дефекты создают в окружающей области кристалла электрическое поле, подобное полю заряженных ионов в растворах электролитов. [c.26]

Вообще говоря, атомным дефектам в решетках металлов, так же как и в неметаллических кристаллах, должны соответствовать определенные локальные уровни электронов в запрещенной зоне, поэтому атомные дефекты в металлах могут захватывать электроны или дырки и иметь различные эффективные заряды. Однако коллективизированные электроны вследствие очень высокой их концентрации сильно экранируют заряды дефектов, так что электростатическое поле, создаваемое каждым дефектом, практически полностью гасится на расстояниях порядка межатомного. Таким образом, благодаря экранирующему действию коллективизированных электронов атомные дефекты в металлах можно рассматривать как нейтральные и полагать их эффективные заряды равными нулю. [c.72]

Процессы, вызываемые отжигом люминофоров на воздухе и в нейтральной среде. При медленном охлаждении люминофоров после прокаливания концентрации атомных дефектов, а также распределение их в кристаллах успевают измениться (см. гл. IV—VI), [c.310]

Нейтральные и заряженные атомные дефекты [c.12]

Рассмотренные выше атомные дефекты в кристалле часто оказываются ионизированными. При захвате атомным дефектом одного или более электронов образуются отрицательно заряженные центры, которые удобно обозначать такими символами, как VA, VA и т. д., где штрихи указывают на эффективный отрицательный заряд. При отрыве электронов от дефекта или связывании им дырок возникают такие центры, как Aj , V , Vb и т. д. Дефекты первого типа называются акцепторами (электронов), а второго — донорами. Когда наряду с заряженными дефектами имеются и нейтральные, полезно указать [c.154]

Последнее, очевидно, наиболее интересно. Концентрации нейтральных атомных де(фектов независимы, однако концентрации заряженных дефектов могут [c.247]

Рассмотрим механизм внедрения (и растворения) висмута в PbS, когда сульфид свинца при данных температуре и давлении серы находится в равновесии с источником висмута, активность которого меняется (рвО- Предполагается, что висмут замещает в кристалле свинец и действует как донор (это соответствует экспериментальным данным). Описывающая этот случай система уравнений содержит уравнения, характеризующие внутреннее и внешнее равновесия в чистом PbS (см. разд. XV. 1), процесс переноса висмута, ионизацию образующихся центров висмута и условие нейтральности, содержащее концентрации всех заряженных дефектов. Для простоты предположим, что происходит полная ионизация собственных атомных дефектов. [c.438]

Однако в поверхностных слоях кристалла условие нейтральности может и не выполняться. Как правило, для кристаллов, находящихся в равновесии с газовой фазой, заряд одного знака концентрируется на поверхности раздела (поверхностные состояния). Этот заряд компенсируется пространственным зарядом внутри твердой фазы, последний состоит из заряженных дефектов (электронов, дырок или заряженных атомных дефектов). Если кристаллы находятся в контакте с другой конденсированной фазой, то пространственный заряд может возникать в любой из фаз, при этом заряд на поверхности будет уменьшаться. При соприкосновении двух кристаллических тел их пространственные заряды будут иметь одну и ту же природу, т. е. каждый заряд будет обусловлен дефектами. К этому типу относится система двух одинаковых кристаллов, находящихся в непосредственном контакте друг с другом и отличающихся только содержанием дефектов. Наиболее важным является случай, когда два несоприкасающихся кристалла характеризуются различным расположением уровня Ферми (переход р-п-типа) 1]. Если кристалл соприкасается с раствором электролита, то пространственный заряд в жидкости состоит из ионов аналогично тому, как это рассматривается в теории Дебая — Хюккеля и в теории коллоидов (ионная атмосфера Гун) [2]. Свойства поверхностного слоя зависят от концентрации образующих его заряженных частиц. При этом большие концентрации обусловливают появление тонких слоев пространственного заряда. Поэтому как для металлов (где пространственный заряд образуют электроны), так и в случае концентрированных электролитов толщина слоя пространственного заряда является чрезвычайно малой, приближающейся к поверхностному заряду на плоскости контакта кристалл — газовая фаза. [c.555]

Поскольку смешанный проводник в объеме должен оставаться электро-нейтральным, устанавливающийся градиент концентрации электронов сопровождается возникновением соответствующего градиента концентрации ионов (т. е. атомных дефектов). Если последний вызывает такие оптические эффекты, как поглощение света или люминесценцию, то, как и в случае электродов, обладающих электронной проводимостью, вблизи необратимых электродов [c.605]

Энергетические уровни дефектов удобно обозначать таким образом, чтобы можно было быстро определить их атомную природу и характер ионизации. При этом возникают некоторые трудности. Дело в том, что положение энергетического уровня определяется энергиями присоединения или отрыва электронов от данного центра. Однако переход электрона на вакантный уровень или удаление электрона при освобождении занятого уровня изменяет состояние ионизации дефекта. Поэтому, строго говоря, один и тот же уровень энергии электрона в занятом и вакантном состояниях следует обозначать различным образом. Например, если занятый уровень нейтрального дефекта А -обозначен А , то тот же вакантный уровень следует обозначить А , где точка указывает на положительный заряд. Если энергетический уровень вновь образовавшегося центра А занят, этот уровень также нужно обозначить А . Необходимость использования различных обозначений для одного и того же уровня (в зависимости от его заполнения электроном) и одного и того же обозначения для разных уровней (а именно для пустого и занятого уровней дефекта в разных состояниях ионизации) вносит определенную путаницу. [c.154]

Метод аннигиляции позитронов (МАП) широко используется для исследования вакансий, дислокаций, границ зерен в металлах и сплавах вследствие высокой чувствительности и избирательности позитронов к областям с пониженной электронной плотностью. От известных бесконтактных неразрушающих методов контроля, например, от метода рентгеновской дефектоскопии, МАП отличается тем, что он позволяет исследовать избирательно дефектность материалов на атомном уровне позитроны эффективно захватываются нейтральными дефектами и дефектами, имеющими отрицательный заряд. Чувствительность МАП в отношении концентра- [c.269]

Зависимость концентрации нейтральных атомных дефектов в нестехиометрическом бинарном соединении АВ5 5 от степени откионения от стехиометрического состава б. [c.81]

Образование нейтральных атомных дефектов в неметалли- ческих кристаллах, в том числе и в полупроводниках, происходит благодаря тем же квазихимическим реакциям, что и в металлах или интерметаллических соединениях. Поэтому все соотнощения, выведенные в предыдущей главе для дефектов в металлических кристаллах, в полной мере применимы к незаря- [c.101]

Формулы (4.52) выражают важный результат, что равновесные концентрации. нейтральных атомных дефектов в нестехиометрическом кристалле зависят только от температуры и парциального давления Хг в газовой фазе и не зависят от концентраций других дефектов. Этого нельзя сказать о заряженных дефектах, концентрации которых взаимосвязаны. Действительно, если вакансии электроотрицательного компонента X обладают свойствами доноров, а вакансии электроположительнога компонента М — свойствами акцепторов, то их ионизация описывается реакциями [c.117]

Точечные дефекты. Нейтральные и заряженные атомные дефекты. Наиболее вероятными точечными дефектами, возникающими под воздействием тепловых флуктуаций, являются нейтральные атомные дефекты. Кроме самопроизвольно возникающих равновесных дефектов внутри кристалла можно создать избыточные (для данной температуры) точечные дефекты, например, путем резкого охлаждения (закалка) или механической деформации кристалла (ковка, прокатка и т. п.). Наконец, увеличить количество дефектов в кристалле можно бомбардировкой (облучением) частицами с высокой энергией или вводом примесных ионовалентных атомов (ионов). Причем последние можно или непосредственно вводить при спекании окислов, или создавать условия (Роа и Т) для их образования. Только при наличии примесных ионов в кристалле появляется возможность образования чужеродных или инверсионных дефектов. [c.12]

Для кристаллов неметаллических соединений, обладающих преимущественно ковалентной связью, характерны в основном те же типы атомной разупорядоченности, что и для интерметаллических соединений, а именно дефекты Шоттки, Френкеля и антиструктурные дефекты. Однако здесь картина значительно усложняется из-за взаимодействия атомных дефектов с квазисвободными электронами и дырками, в результате которого атомные дефекты могут находиться как в нейтральной, так и в заряженной форме. Поэтому при вычислении равновесных концентраций дефектов в полупроводниковых соединениях необходимо учитывать все квазихимические реакции, протекающие с участием как нейтральных, так и заряженных дефектов, в том числе квазисвободных электронов и дырок. [c.115]

Линейная связь между свободной энергией и температурой характерна для собственного электронного возбуждения. Используя данные Рашбрука [47], Джеймс и Ландсберг показали, что линейное изменение концентрации собственных носителей тока как функции 1/Т, а также и температурную зависимость ширины запрещенной зоны (АЕ) многих полупроводников нетрудно объяснить, если величину Л интерпретировать как свободную энергию. Джеймс также показал, что, несмотря на то что ширина запрещенной зоны, найденная из оптических данных (А опт)- отличается от ширины запрещенной зоны, определенной из термических измерений (Д тегж), температурная зависимость указанных величин (А опт и А терм) в первом приближении оказывается одинаковой. Отсюда следует, что величина АЯопт изменяется так же, как и свободная энергия возбуждения. Соответствующие формулы с ехр (— p/fe) в предэкспоненциальном множителе представлены в разделе IX. 1.5. Вероятно, что функции типа ехр (— р/й) появятся и для атомных дефектов. В разделе XIII. 1 отмечалось, что атомное разупорядочение можно описать, если исходить из нейтральных или заряженных дефектов, причем одни являются возбужденным электронным состоянием других. Если ширина запрещенной зоны зависит от температуры, то изменяется и энергия указанного возбуждения. Поэтому сомножитель ехр (— р/й), вероятно, имеется в выражениях предэкспоненциальных коэффициентов констант реакций образования заряженных и нейтральных дефектов, а также в уравнениях, содержащих отношение указанных коэффициентов. [c.321]

Состояние, отвечающее графикам, представленным на рис. XIII.13, а, и соответствующие выводы справедливы, когда изучаемое свойство определяется собственными атомными дефектами, определяющими вид уравнения нейтральности при высоких температурах. В присутствии примесных атомов и неосновные собственные дефекты также могут привести к изменению наклона при переменных величинах концентраций и температур (рис. XIII.13, г). Поэтому становится гораздо труднее различить случаи, представленные на рис. XIII.13, а и г. [c.349]

Для полного описания равновесия газ — твердая фаза с участием сложных структур, как это делалось в случае простых систем типа PbS, dFe и др., необходимо учитывать как транспортные реакции, так и реакции, описывающие собственное разупорядочение и образование собственных электронных и атомных дефектов (дефекты по Шоттки, см. разд. XII 1.1.8), а также условие нейтральности. Хотя для одной из шпинелей (Рез04) и была определена зависи- ю ть состава (отклонение от стехиометрии) от условий эксперимента (7, рог) [521, тем не менее до настоящего времени эта задача полностью не решена . [c.539]

При анализе зависимости состава соединения от р-м или Е необходимо знать концентрацию дефектов, особенно таких, которые определяют условие электронейтральности. Другими словами, используя термин, введенный в главах, посвященных равновесию между твердым телом и газом, необходимо знать область существования интересующих нас дефектов. Поскольку AgaS и U2S являются в основном ионными проводниками, то условие нейтральности будет, очевидно, определяться заряженными атомными дефектами. Например, для AgaS приближенное соотношение электронейтральности можно записать в виде [c.608]

Итак, кристаллические вещества атомного и ионного строения не подчиняются закону постоянства состава. Здесь только следует отметить, что нестехиометри-ческий состав таких соединений обеспечивается образованием дефектов — катионных или анионных вакансий в ионных или нейтральных вакансий в атомных решетках. [c.37]

Интересно отметить, что как нейтральные, так и ионизированные дефекты можно представить в виде ассоциатов и в том случае, когда используются понятия электрон и дырка . При употреблении нашей атомной системы обозначения вакансия иона меди (т. е. ион отсутствует) записывается как Уси- Сходным образом, ион Си в узле, обычно занимаемом Си" , обозначается как Си и это эквивалентно И. Следовательно, ассоциация в смысле, употребляемом Дюнвальдом и Вагнером, изображается реакцией [c.156]

Необходимо отметить, что если бы уровни d g и V g находились ближе соответственно к дну зоны проводимости или к потолку валентной зоны, то эти дефекты ионизировались бы в большей степени и в результате линии для е и h расположились бы выше линий dig и VAg- Тогда изменение цвета индикатора наблюдалось бы в точке пересечения линий е и h (случай, рассмотренный ранее в разд. XVI.3). Хотя Юнг и др. интерпретируют свои результаты в соответствии с изложенными здесь представлениями, они не указывают точно, который из этих случаев, по их мнению, реализуется. Используя серу как индикатор в указанном выше смысле, эти авторы изучали обесцвечивание окрашенных кристаллов при контакте с парами брома ( диффузия брома ) и окрашивание обесцвеченных кристаллов при контакте с серебром ( диф фузия серебра ). Если представленная выше модель правильна, то очевидно, что оба процесса связаны с диффузией серебра, а не брома. Однако механизмы диффузии различны в первом случае серебро диффундирует в виде VAg, а во втором — в виде Agi. При этом Юнг и др. считают, что диффузия осуществляется преимущественно в ионизированной форме, как было обнаружено для галогенидов щелочных металлов, т. е. диффундируют VAg + h и Ag[ + e, а не VAg и Agf. Такое предположение подтверждается тем, что в чистом AgBr при нормальных условиях (середина области II, рис. XVI.И, u) имеется гораздо больше центров VAg и Ag , чем центров V g и Agf, и при диффузии по ионизированным центрам убыстряется по крайней мере атомное звено диффузионного процесса. Правда, в этом случае скорость диффузии будет зависеть от малых концентраций электронов и дырок, которые имеют более высокую подвижность. Поэтому суммарный прирост скорости диффузии все же возможен, причем скорость диффузии будет ограничиваться атомными или электронными дефектами. В кристаллах, легированных кадмием, концентрация VAg повышается, но концентрация дырок уменьшается. По уменьшению диффузии VAg в присутствии кадмия можно сделать вывод, что лимитирующим фактором является диффузия дырок. Для Ag выполняется противоположная зависимость в присутствии кадмия уменьшается концентрация [Agj], но увеличивается п. Поскольку было установлено, что диффузия Agi возрастает при наличии кадмия, то лимитирующим фактором оказывается концентрация электронов. Однако следует ожидать, что при повышенных концентрациях кадмия, когда величина [Ag ] сильно понижается, а п увеличивается, положение может измениться причем либо скорость диффузии будет ограничиваться концентрацией Agf, либо диффузия будет осуществляться через нейтральные центры Agf. Если условия близки к нормальным , то состоянию кристалла будет, вероятно, соответствовать точка где-то около середины области II (рис. XVI.11, а) или области IV (рис. XVI.11, в). [c.460]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология