Вакансии движение

Рис. VII.15. Схема структуры (а) и движения вакансии (б) в системе с ограниченным объемом. Цифрами отмечено положение вакансии в одном и том же слое в разные моменты времени

Активационная теория самодиффузии в плотных кристаллических и аморфных средах исходит из положения, что в кристаллической решетке вследствие теплового движения происходит непрерывное перераспределение дефектов структуры (вакансий). Движение вакансий эквивалентно миграции частиц. Перенос массы возможен при одновременном соблюдении двух условий возникновении вакансии и достижении достаточно большой энергии колебаний частицы около положения равновесия. Если энергия колебаний велика или размеры частицы незначительны (водород, азот, углерод) возможна их миграция в междоузлиях решетки, что имеет место в металлических мембранах. В твердых растворах замешения движение частиц может происходить не только за счет вакансий, но и в результате обмена с соседними частицами. В матрицах аморфной структуры роль вакансий играют микрополости или дырки . [c.77]

В то же время структурные рентгенографические измерения указывают, что расстояние между противоположно заряженными ионами в расплаве остается практически таким же, как и в твердом веществе, или даже несколько уменьшается. Эти данные могут быть объяснены на основе предположения о наличии пустот, или дырок, в структуре ионного расплава. Сравнение структуры кристалла и соответствующей жидкости (рис. 27, й и б) показывает, что в жидкости сохраняется лишь ближний порядок расположения ионов, тогда как уже вторая координационная оболочка в значительной степени нарушается. Дырки в расплаве непрерывно перемещаются, образуются и исчезают, увеличиваются в размере или становятся небольшими. Средний размер радиуса дырок близок к среднему ионному радиусу. Дырки образуются вследствие теплового движения компонентов жидкости, а также возникновения вакансий при движении ионов из объема к поверхности при плавлении вещества. Распределение дырок играет важную роль в процессах переноса в расплавах. [c.89]

Ограничимся одним классическим примером. Хорошо известно, что монокристалл в буквальном смысле этого понятия — фикция это нечто бесконечное в трех направлениях и лишенное дефектов. Реальный кристалл, помимо того что его размеры всегда ограничены, обязательно содержит дефекты (вакансии, или дырки, атомы или ионы в междоузлиях и т. п.), порожденные тепловым движением. В свою очередь, эти дефекты подвижны — уже в обычном смысле слова, — и тепловое движение в реальных кристаллах с равным успехом можно описывать в терминах движения атомов (молекул, ионов) или же дефектов [18, гл. I]. При любой отличной от абсолютного нуля температуре дефектный кристалл равновесен это доказывается тем, что для исправления его решетки, т. е. ликвидации дырок, к нему необходимо приложить огромное внешнее давление. [c.25]

Диффузию обусловливает движение вакансий и атомов, однако в каждом конкретном случае преобладающим может оказаться какой-либо один из механизмов. Роль непосредственного обмена местами соседних элементов решетки в процессах диффузии несущественна. [c.205]

Вероятность встречи перемещающегося атома с вакансией в единицу времени пропорциональна количеству дислоцированных атомов и вакансий в единице объема. Но поскольку возникновение тех или иных дефектов обусловлено тепловым движением, их количество увеличивается с повышением температуры. [c.208]

Если оксид обладает ионной проводимостью, то из имеющихся представлений можно сделать вывод, что ионная проводимость связана с движением дефектов в кристаллической решетке, которыми могут быть катионные и анионные вакансии и междоузельные ионы. Предположим, что возможно движение междоузельных ионов. Здесь следует обратить внимание на два допущения, используемые при теоретическом рассмотрении. Во-первых, можно только условно использовать такие понятия, как узел решетки , междоузлие , поскольку, как показывают данные независимых исследований, оксидные пленки на [c.274]

Это приводит к значительному увеличению электропроводности, вызванной движением вакансий. При высоких температурах собственная концентрация вакансий в кристалле оказывается существенно больше, чем концентрация вакансий, наведенных присутствием посторонних ионов. Поэтому область высоких температур и называется областью собственной проводимости. [c.107]

СЯ для образования ковалентных связей в кристаллической структуре кремния, у фосфора остается еще один электрон. При наложении на кристалл электрического поля этот электрон может смещаться в сторону от атома фосфора поэтому говорят, что фосфор является донором электронов в кристалле кремния. Для высвобождения донируемых электронов требуется лищь 1,05 кДж моль эта энергия превращает кристалл кремния с небольшой примесью фосфора в проводник. При введении в кристалл кремния примеси бора возникает противоположное явление. Атому бора недостает одного электрона для построения необходимого числа ковалентных связей в кристалле кремния. Поэтому на каждый атом бора в кристалле кремния приходится одна вакансия на связывающей орбитали. На эти вакантные орбитали, связанные с атомами бора, могут быть возбуждены валентные электроны кремния, что дает возможность электронам свободно перемещаться по кристаллу. Подобная проводимость осуществляется в результате того, что на вакантную орбиталь атома бора перескакивает электрон соседнего атома кремния. Вновь образовавшаяся вакансия на орбитали атома кремния тут же заполняется электроном со следующего за ним другого атома кремния. Возникает каскадный эффект, при котором электроны перескакивают от одного атома к следующему. Физики предпочитают описывать это явление как движение положительно заряженной дырки в противоположном направлении. Но независимо от того, как описывается это явление, твердо установлено, что для активации проводимости такого вещества, как кремний, требуется меньше энергии, если в кристалле содержится небольшое количество донора электронов типа фосфора либо акцептора электронов типа бора. [c.632]

В настоящее время предложены четыре механизма блужданий в твердом теле 1) обмен с вакансией 2) движение по междоузлиям 3) обмен атомов 4) циклическое перемещение атомов. Первые три механизма были впервые предложены Я- И. Френкелем, а четвертый Т. А. Лебедевым. [c.267]

В кристаллической решетке атомы не фиксированы абсолютно жестко, а совершают колебательные движения. Затратив некоторую работу, например подводя теплоту путем нагревания вещества, можно сместить атом на некоторое расстояние от его обычного (равновесного) положения. Это приведет к увеличению кинетической энергии атома. Между собой атомы непрерывно обмениваются кинетической энергией, и возможно такое состояние, когда один какой-либо атом случайно приобретает от своих соседей повышенную кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы сместиться из своего места в решетке (узла) и расположиться в промежутке между атомами (в междоузлии). Для такого смещения требуется довольно значительное количество энергии, которое затрачивается на разрыв связей, соединяющих этот атом с ближайшими соседями, затем на то, чтобы раздвинуть эти соседние атомы для создания достаточно широкого прохода, а также раздвинуть атомы, окружающие междоузлие, чтобы атом мог внедриться в него (рис. 4.11, а). Узел решетки, занятый ранее атомом и оставшийся пустым в результате смещения атома в междоузлие, называется вакансией. Система из вакансии и атома в междоузлии носит название дефекта по Френкелю. [c.172]

Поэтому электроны таллия заполняют не асе уровни нижней энергетической зоны германия в этой зоне остается некоторое количество свободных мест — по одному на каждый атом Т1. При воздействии поля электрон с занятого уровня легко может перейти на более высокий свободный уровень той же зоны вспомним, что эти уровни очень близки. На освободившееся место перейдет электрон с более низкого уровня и т. д. электроны будут получать импульс от поля и двигаться по направлению от катода к аноду. Перемещение электронов с замещением свободных уровней — вакансий, или, как чаще говорят, дырок, удобно трактовать как движение в обратном направлении — [c.275]

Дефекты (при не слишком низких температурах) проявляют подвижность — они могут перемещаться по кристаллу, причем это движение соответствует и некоторой энергии активации, оно связано с преодолением энергетического барьера. Возможно и взаимодействие дефектов (отталкивание катионов друг от друга и притяжение их к анионным вакансиям и т. п.). Вследствие этих особенностей дефектов они, вообще говоря, могут появляться и исчезать, так что в условиях равновесия каждому типу дефектов можно приписать некоторую среднюю продолжительность жизни . Дефекты служат также местами захвата электронов или дырок катионная вакансия, например, — ловушка для электронов. [c.279]

Данные таблицы показывают, что координационное число в расплавленном металле несколько меньше, чем в твердом, что вполне естественно, поскольку возникшее при плавлении диффузионное движение приводит к образованию локальных разрежений или вакансий около [c.177]

Направленное движение электронов (электрический ток) связано с переходом электронов из одних квантовых состояний в другие, для чего требуются вакансии в зоне. Электроны целиком заполненных зон в проводимости не участвуют. Если в непосредственной близости границы Еу имеются свободные состояния (рис. 27, а), то переход электронов с энергией, близкой к Е/, через эту границу наблюдается уже при очень малых воздействиях на систему. Кристалл при Т = О обладает хорошей электропроводностью, т. е. обнаруживает свойства металла. [c.187]

Величина Ii . относится к изменению энергии системы при переходе катиона из одного среднего положения (узел) в другое среднее положение (междоузлие). Так как при таком переходе изменяются условия взаимодействия ионов с окружением, то изменяется и характер движения ионов,— и не только катиона, перешедшего в междоузлие, но также ионов, по соседству с которыми находится вакансия или занятое междоузлие. Поэтому с образованием дефекта связано ненулевое значение Если указанных эффектов не учитывать, то величину следует приравнять изменению потенциальной энергии ир. [c.335]

Связывание вакансий в ассоциаты уменьшает их подвижность, поэтому интенсивность процессов, контролируемых движением вакансий,. ... [c.318]

При ябОгз< > преобладает поток вакансий в объеме зерна в обратном случае преобладает диффузия по границам зерен. Ползучесть по Вертману (неконсервативное движение [c.89]

Точечлые дефекты возникают по разным причинам, в том числе и в результате теплового движения частиц. Вакансии (а также дефекты внедрения) могут перемешаться по кристаллу — в пустоту попадает соседний атом, его место освобождается и т. д. Перемещением вакансий объясняется диффузия в твердых телах и ионная проводимость кристаллов солей и оксидов, которые становятся заметными при высоких температурах. [c.152]

С точки зрения микроскопической теории коэффициент диффузии должен определяться пара.метрами молекул растворителя и растворенного вещества. Главную роль в диффузии играет движение вакансий — дырок . При близких размерах молекул растворителя и растворенного вещества остается в силе формула для коэффициента самодиффузии, представленная выше. При этом значение энергии активации практически не меняется, несмотря на то, что вместо части молекул растворителя теперь присутствуют молекулы растворенного вещества. Я- И. Френкель объясняет это тем [38], что при перемещении маленьких молекул растворенного вещества окружающие молекулы растворителя увлекаются согласно закономерностям макроскопической гидродинамики. Процессы диффузии и самодиффузии схожи, ири этом энергия активации относится ко всему комплексу частиц, участвующих в элементарном перемещении. Отсюда следует, что основным и определяющим вкладом в энергию активации является характер взаимодействия молекул растворителя друг с другом. Поэтому энергии активации близки. Кроме того, молекула примеси может переместиться в результате случайного возникновения рядом полости , в результате флуктуаци-онного раздвижсния молекул растворителя происходит пассивный, без энергетических затрат, переход в эту полость. Но энергия, затрачиваемая на образование этой полости, определяется взаимодействием молекул растворителя. [c.48]

Считают, что коррозия ускоряет пластическую деформацию напряженного металла путем образования поверхностных решеточных вакансий, в частности сдвоенных вакансий (дивакансий). Последние при комнатной температуре диффундируют внутрь металлической решетки сквозь зерна и границы зерен металла на порядок быстрее, чем моновакансии . Появление дивакансий облегчает пластическую деформацию вдоль плоскостей скольжения вследствие процесса переползания дислокаций. Чем выше скорость коррозии, тем больше доступность дивакансий и, следовательно, тем более выражено образование выступов и впадин, включающихся в процесс развития усталости. Существование минимальной скорости коррозии, необходимой для развития коррозионной усталости, позволяет предположить, что с уменьшением скорости коррозии снижается и скорость образования дивакансий. Концентрация див.акансий падает, и прекращается их влияние на движение плоскостей скольжения возможно такое падение концентрации, при котором дислокации аннигилируют или заполняются атомами металла. [c.163]

Из равновесий (5.2) следует различие системы частиц по временам жизни. Кроме того, возможно образования квазича-стиц типа ваканси Френкеля и Шотгки за счет движения частиц решеток по схеме (5.3). [c.92]

При завершении перехода дилатон-компрессон на всех уровнях организации системы срабатывает другой механизм диссипации энергии. Дело в том, что максимум напряжений является потенциальной ямой для отрицательно заряженных субстанции [31]. Поэтому начинается движение вакансий в компрессоны и объединение их Б микропоры. При достижении критического расстояния между ними поры сливаются и образуется микротрещина (см. рис. 17). Она распространяется под углом 120 - факт, полученный мно1ими исследователями, но точно не объясненный до сих пор. [c.28]

Роза числа пересечений является важной ориентационной характеристикой металлографической структуры материала Граничные поверхности зерен являются пограничными зонами, свойства которых могут весьма сильно от.шчвться от свойств регулярной кристал.пической решетки. Эго связано с тем, что уровень свободной энергии пограничных зон намного вьппе, чем в самом зерне в этих зонах создаются наиболее благоприятные условия для образования и скопления вакансий, выделения растворенных атомов, миграции примесей. При пластическом деформировании пограничные зоны являются высокоэнергетическими барьерами на пути движения дислокашш, одновременно они блокируют скольжение по атомным плоскостям. Отсюда вытекает связь многих важнейших свойств металла с протяженностью пограничных зон (граничных поверхностей), отнесенной к единице объема металла В частности, выявлена прямолинейная зависимость твердости по Бринеллю простых металлов от удельной поверхности микрочастиц [83] [c.43]

Если в проявительном методе движение зоны сорбированного вещества заменить движением зоны газа-носителя, свободной от анализируемого вещества, то для этого необходимо анализируемую смесь подавать в колонку непрерывно, а газ-носитель вводить периодически. Так как в рассматриваемом методе вместо зоны компонента смеси вдоль сорбента перемещается свободная от него зона — вакансия, метод был назван его авторами вакантохромато-графией [77, 78]. Вакантохроматография представляет собой вид хроматографии без газа-носителя и является предельным случаем метода дифференциальной хроматографии. Оба эти метода будут рассмотрены нами ниже. [c.142]

Образо11ание тонких слоев этих соединений на поверхности металла вызывает яоявленне цветов побежалости, увеличение толщины слоя продуктов реакции лриводит к окалине. Стадии этого довольно сложного процесса включают адсорбцию газа на поверхности, реакции на поверхности раздела, фаз, образование зародышей кристаллов, образование поверхностного слоя и про-дессы диффузии подвижных частиц сквозь этот слой в обоих направлениях. Это движение обусловлено уменьшением концентрации реагирующих частиц на поверхности и возникшим вследствие этого градиентом концентрации диффундирующих по ионным вакансиям катионов металла (например, Си+) и одновременным движением дефектов электронов (дырок) (например, Си +) к поверхности раздела твердых фаз. На поверхности протекает окислительно-восстановительная реакция с образованием нового твердого вещества. Для системы Си/Оа происходит, например, образование оксида меди(1) [c.436]

На рис. VI.4 для 2р-электронов Со, как и в табл. VI. 1 для ряда элементов, можно видеть расщепление сигналов переходов с 2р- и 3/ -уровней. Это расщепление, наблюдаемое также для сигналов фотоэлектронов с d- и /-уровней, обусловлено квантованием полного момента количества движения J. Для неспаренного р-эле-ктрона (как и р-электронной вакансии) квантовое число орбитального момента /=1, а спиновое s = V2, отсюда возможны два р-уровня, обусловленные спин-орбитальной связью и характеризуемые квантовыми числами полного момента J= /2 и / = = V2- Аналогично, для d-уровней имеем У= /2 и / = /2, а для /-уровней — /=V2 и / = /2. Так что энергии связи (химические сдвиги) обозначают указанием символов элемента и соответствующего уровня, например С Is, 5 2рз/2, Pi4f /2 и т. д. Если нижний индекс опускается, то имеют в виду наиболее интенсивный пик или усредненный по мультиплету сигнал. [c.141]

В полупроводниках с ковалентной химической связью появление электрона в зоне проводимости одновременно создает его вакансию в валентной зоне. Данная вакансия на конкретной молекулярной орбитали может заполняться электронами других занятых близлежащих МО. Такой переход электронов внутри валентной зоны как бы создает движение вакансии с одной МО на другую МО. Такие вакансии называются дырками. Поэтому электрический ток в полупроводнике определяется движением электронов в зоне проводимости и движением электронов в валентной зоне. В первом случае электроны переходят на незанятые МО, во втором — на частично занятые МО. В силу того, что энергии МО в зоне проводимости и валентной зоне отличаются, то и подвижности электронов в этих зонах также отличаются. Движение электронов в валентной зоне часто описывают как движение дырок, но в противоположном направлении. В электрическом поле такие дырки ведут себя как положительные электрические заряды. Проводимость полупроводника определяется как сумма его электронной и. дырочной проводимости. Это значит, что перенос тока в полупроводниках может осуществляться как электронами зоны проводимости (п-проводимость, от латинского negative — отрицательный), так и дырками валентной зоны (р-проводи.мость, от латинского positive — положительный). [c.636]

Нарушения в решетке возникают также при введении посторонних веществ. Например, при добавлении Sr U к К.С1 часть ионов К+ в узлах решетки замещается ионами Sr +. Так как Зг несет более высокий положительный заряд, то для осуществления условия электронейтральности в кристалле должно возникнуть соответствующее количество катионных вакансий. Это приводит к значительному увеличению электропроводности, вызванной движением вакансий. При высоких температурах собственная концентрация вакансий в кристалле оказывается существенно больше, чем концентрация вакансий, наведенных присутствием посторонних ионов. Поэтому область высоких температур и называется областью собственной проводимости. [c.96]

Рассмотренные выше возможные механизмы диффузии могут быть разделены на две группы. При первых двух механизмах диффузии (механизма вакансий и движения по междоузлиям) блуждания атомов дис ундирующих компонентов независимы друг от друга при третьем (обмен) и четвертом (циклическом) одно блуждание одновременно перемещает атомы обоих компонентов. Таким образом, в первом случае атомы компонентов могут перемещаться с разной скоростью, во втором — нет. [c.270]

Кроме рассмотренного типа движения дислокаций (скольжения), возможны и другие типы перемещения этого дефекта. Так, при диффузионном движении дислокации к краю экстраплоскости могут присоединяться новые атомы (например, из числа дислоцированных или ближайших соседей) илн вакансии. Это будет означать, что экстраплоскость будет удлиняться или сокращаться, что приведет к переползанию дислокаций в другую плоскость скольжения. Этот тип движения дислокаций, имеющий место для линейных дислокаций, как и всякий диффузионный процесс, происходит при повышенных температурах и не связан со сдвиговыми напряжениями. [c.279]

В полупроводниках для перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости требуется сравнительно небольшая энергия, восполняемая при освещении, нагревании и другом воздействии. При этом каждый покидающий валентную зону электрон оставляет дырку в одном из ее подуровней. Дырка — это вакансия, отсутствие электрона на том подуровне, где он должен был бы быть. Под действием внешнего электрического поля место этой дырки занимает соседний электрон, оставляя дырку на своем прежнем месте. В процессе подобных перемещений получается, что дырка совершает движение ст плюса к минусу (к катоду), отражая тем самым свойства положителыюго заряда. Следовательно, перенос электричества в полупроводниковых веществах осуществляется как электронами, перешедшими в зону проводимости, так и перемещением дырок в валентной зоне. Для одних полупроводников более характерна электронная проводимость, это полупроводники п-типа (от латинского негативе — отрицательный, этим подчеркивается, что носителями тока являются отрицательные частицы — [c.139]

Точечные дефекты возникают по разным причинам, в том чнсле и в результате теплового движения частиц. Вакансии (а также дефекты внедрения) могут перемещаться ио кристаллу — в пустоту попадает [c.263]

Нарушения идеальной структуры даже в самых мелких кристалликах возникают, главным образом, в результате тепловых колебаний, которые совершают частицы, находящиеся в узлах решетки. При таких колебаниях они смещаются из положений равновесия довольно значительно, особенно при высоких температурах. В некоторых случаях колебания столь велики, что частицы выходят из узлов решетки в междуузлия — так называемые дефекты Френкеля (рис. XIII.За). В других случаях частицы вовсе покидают кристалл (например, испаряются или выходят на поверхность), тогда в решетке остаются пустоты или вакансии, которые называются дефектами Шоттки (рис. XIII.36). И те и другие дефекты участвуют в тепловом движении и поэтому перемещаются внутри кристалла. Естественно, что присутствие дефектов облегчает диффузию примесей в кристаллах. Атомы примесей совершают скачки из одного узла решетки в другой. Такие скачки облегчаются, если возникают промежуточные незанятые узлы или между-узельные вакансии. [c.166]

Наличием дефектов обусловлена ионная проводимость кристалла. В случае дефектов по Френкелю электричество переносится при движении вакансий и междоузельных ионов, причем в этом процессе обычно участвует ион лишь одного знака. Так, в кристалле AgBr переносчиком электричества является катион Ag+. При наличии дефектов по Шоттки (кристалл Na l) электричество переносится и катионами, и анионами (в процессе движения катионных и анионных вакансий). [c.191]

Наличием дефектов в структуре решетки обусловлена ионная проводимость кристаллов. Если дефекты являются дефектами по Френкелю, перенос элетричества осуществляется при движении вакансий и междоузельных ионов в объеме кристалла, причем в этом процессе обычно участвует практически ион лишь одного знака (как мы заметили ранее, обычно только катионы или только анионы в значительной степени переходят в междоузлия). Так, в случае кристалла AgBr переносчик электричества — катион Ag+ измеряемое на опыте число переноса аниона Вг равно нулю. При наличии дефектов по Шоттки (кристалл Na l) перенос заряда осуществляется как катионами, так и анионами в процессе движения катионных и анионных вакансий. [c.334]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология