Влияние дефектов на физические свойства кристаллов

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]

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]

В заключение отметим, что имеется ряд равноправно существующих моделей, описывающих взаимодействие точечных дефектов, образование ассоциатов, сверхструктур, упорядочение и аннигиляцию дефектов путем перегруппировки координационных полиэдров. Некоторые типы дефектов в кристаллах ферритов и их влияние на физические свойства будут рассмотрены в главах 4 и 5. [c.41]

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]

Влияние дефектов на физические свойства кристаллов [c.166]

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

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 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]

Так, из всех кристаллов системы КС1 — К Вг, выращенных из расплава по методу Киропулоса, наибольшую дефектность обнаружил кристалл состава 80% КВг — 20% КС1. Максимум электропроводности приходится на малые содержания КС1 и КВг в твердом растворе [4]. Только второй максимум электропроводности можно считать соответствующим повышенной дефектности кристалла (рис. 1 и 2). Таким образом, изучение только одного физического свойства различных кристаллов не объясняет влияния дефектов Шоттки на это свойство. Необходимо задуматься над тем, какого типа дефекты могут оказывать влияние на характер зависимости электропроводность — состав , обнаружить эти дефекты, а для однозначности решения задачи постараться отыскать [c.185]

Для большинства физических свойств твердого тела существует более или менее удовлетворительное теоретическое объяснение. Гораздо хуже обстоит дело с объяснением механических свойств реальных кристаллов. Механические свойства кристаллов резко изменяются при отклонении их состояния от идеального, а эксперименты на образцах, приближающихся к идеальным, почти не проводились, поскольку получить совершенно чистое вещество, не содержащее кристаллических дефектов, чрезвычайно трудно. Опишем вкратце влияние примесей и дефектов на механические свойства кристаллов. Следует подчеркнуть, что прогресс в понимании механических свойств твердого тела во многом будет определяться возможностью контролировать химические свойства химический состав и наличие дефектов в кристалле. [c.86]

В последние годы А. Смекал попытался объяснить указанным несовершенством кристаллов некоторые их физические свойства. Ясно, что само существование дефектов структуры еще ничего не говорит о степени их влияния на те или иные свойства кристалла. Смекал выбрал из имеющегося весьма обширного экспериментального материала ряд наблюдений, которые, казалось, подтверждали предположение о том, что такие чувствительные (сильно изменчивые) характеристики кристала, как электропроводность, электрическая прочность, механические пределы упругости и прочности определяются главным образом отклонениями реального кристалла от идеальной решетки. Логически такое предположение вполне допустимо. Мы здесь постараемся выяснить, насколько оно может помочь в объяснении реальных процессов в кристалле, в частности электропроводности. Многочисленные опубликованные работы, посвященные этой теме, во многих пунктах не согласуются друг с другом и не всегда содержат достаточно четкие формулировки. Однако я, вероятно, не войду в противоречие с общим духом всех этих работ, если следующим образом представлю картину, из которой исходит теория кристаллических дефектов. [c.264]

Книга французского физика-теоретика П. де Жена — превосходное введение в физику жидких кристаллов. В ней рассмотрены модельные представления о строении текстур жидких кристаллов, упорядочение, оптические свойства и дефекты, гидродинамика, влияние электрических и магнитных полей, обобщены последние результаты, полз енные при исследовании физических свойств жидких кристаллов различных классов. [c.4]

Наконец, помимо рассмотренных точечных дефектов возможны линейные, плоскостные и объемные искажения кристаллической решетки. Один из видов искажений — краевая дислокация— показан на рис. 5.10. Такие искажения маловероятны у ионных кристаллов из-за увеличения энергии отталкивания катион — анион . Однако они имеют место в решетках металлов и оказывают сильное влияние на некоторые физические свойства, такие, как пластичность. [c.137]

Дефекты, возникающие при облучении поликристаллического графита, были уже рассмотрены ранее. Их влияние на механические свойства очень велико. Например, модуль упругости может возрастать вдвое [537, 1148]. Причина этого возрастания еще недостаточно понятна, но она не связана, по-видимому, с образованием дополнительных связей между гексагональными углеродными сетками. После облучения поликристаллический графит становится более прочным, твердым и ломким. Изменение его модуля упругости аналогично изменениям в других облученных материалах [561]. Пластическая деформация при низких нагрузках таклсе резко уменьшается. Наблюдается значительное анизотропное расширение, обусловленное смещением атомов углерода, но при отжиге может произойти восстановление первоначальных свойств [152, 1148]. В отличие от многих других материалов влияние облучения на физические свойства графита сохраняется при не слишком низких температурах [414]. Большая часть опубликованных данных по влиянию облучения на физические свойства графита относится к поликристаллическим материалам. Очевидно, это вносит некоторые усложнения за счет возможного влияния границ кристаллов и поверхности пор. Обсуждение этого вопроса можно найти в соотвегствующих первоисточниках [34, 693, 744, 948, 975]. [c.61]

Различные структурные дефекты решетки избыточные атомы в междоузлиях, вакансии, дислокации, границы кристалла, оказывают значительное влияние на структурно-чувствительные свойства полупроводников. Многие полупроводниковые соединения являются фазами переменного состава с более или менее широкой областью существования. Свойства таких соединений определяются главным образом природой и концентрацией точечных дефектов. Управление структурно-чувствительными свойствами материалов сводится к выбору методов и установлению условий, обеспечивающих возможность контролируемого введения дефектов определенного типа в решетку кристалла либо в процессе его выращивания, либо при его последующих обработках. Однако для этого необходимо предварительно установить характер и степень изменения физических свойств при введении в решетку кристалла дефектов определенного типа (например, примесей) в зависимости от их концентрации. Сложность этой задачи заключается в том, что лишь в исключительных случаях удается изготовить кристалл, содержащий дефекты только [c.8]

Как уже отмечалось, надежды, возлагаемые исследователями на Радиационно-физический метод изучения сегнетоэлектрических кристаллов, основываются на том, что тип и роль радиационных дефектов в конечном счете специфическим образом микроскопически отражают геометрическую (упаковка атомов) и силовую (сцепление атомов и энергия решетки) ситуацию, существующую в кристалле независимо от облучения. Таким образом, геометрическое и термодинамическое влияние радиационных дефектов на параметры решетки кристалла и его свойства зависит от того, из каких элементарных структурных единиц и по какому принципу их взаимного расположения кристалл/ сложен", как эти структурные единицы взаимодействуют и как все эти факторы связаны со структурой кристаллической решетки и макроскопическими свойствами кристалла. [c.49]

В данном разделе речь пойдет лишь о собственных точечных дефектах решетки в кристаллах. Как известно, точечные дефекты в кристалле могут оказывать существенное влияние на физические и механические свойства материала. Поэтому проблема выращивания кристаллов с минимальной концентрацией точечных структурных дефектов имеет важное практическое значение, особенно применительно к полупроводникам, где собственные дефекты решетки зачастую играют роль электрически активных центров. [c.92]

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]

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]

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]

Общий вид линий ликвидуса при кристаллизации чистых компонентов и твердых растворов на их основе. Твердые фазы в виде чистых компонентов. Под твердыми фазами, состоящими из чистых компонентов, понимаются гомогенные фазы, имеющие химический состав и кристаллическое строение, идентичные с чистыми компонентами. В свою очередь понятие чистый компонент является условным и идеализированным. Это то предельное состояние химического индивида, к которому мы пришли бы, если бы смогли его полностью очистить от примесей других веществ, в том числе и от продуктов его диссоциации. Состав твердой фазы, кристаллизующейся из расп.тава или раствора, никогда не бывает идентичен с составом чистого компонента, так как реальные кристаллы при их образовании загрязняются в какой-то степени примесями других составных частей системы или имеют дефекты в криста.т-лической структуре и по химическому составу не соответствуют химической формуле. Однако примеси других компонентов при содержании их менее какого-то предела обычно не оказывают заметного влияния на плавкость и растворимость твердых фаз и некоторые другие их свойства параметры кристаллической решетки, плотность, показатели преломления и т. п. Заметим, однако, что известны физические свойства твердых фаз и очень чувствительные к содержанию в них примесей и наличию дефектов в кристаллической решетке, вызванных включением примесей или появлением вакансий. К таким свойствам относятся электропроводность, твердость, вязкость и др. Поэтому твердая фаза на основе [c.216]

При получении промышленных кристаллофосфоров необходимо считаться с тем, что обработка, которой они подвергаются после прокаливания, может весьма существенно изменить их свойства, причем эти изменения зависят не только от способа обработки, но и от условий прокаливания. Здесь речь идет о таких операциях, как удаление плавня, дробление, в тех случаях когда это оказывается необходимым, промывка растворами электролитов и покрытие поверхности пленками, препятствующими слипанию зерен друг с другом или обеспечивающими их адгезию к подложке, а также нанесение экрана и его отжиг в вакууме (если экран находится внутри вакуумного прибора). К этому следует добавить облучение люминофора и действие атмосферной влаги. При рассмотрении физической химии дефектов в кристаллосфосфорах уже частично затрагивались явления, которые происходят при упомянутых операциях и при эксплуатации фосфоров. В гл. УП, 3 говорилось о падении интенсивности люминесценции, вызываемом механической деформацией кристаллов при их растирании и дроблении. В гл. IV, 2 обсуждался механизхм действия электроотрицательных адсорба-тов, приводящих к снижению яркости и фотопроводимости полупроводниковых фосфоров п-типа. В гл. III рассматривалось образование радиационных дефектов, а в гл. V, 2 — влияние дислокаций на фотолиз люминофоров при совместном действии света и влаги. В этой главе основное внимание будет уделено процессам, происходящим при удалении плавня и при отжиге люминофоров в вакууме. Вопросы, относящиеся преимущественно к технологии изготовления экранов, такие, как, например, влияние условий получения и обработки люминофоров на агрегативную устойчивость их в суспензиях (см. [12]), здесь рассматриваться не будут. [c.304]