Точечные дефекты структуры

Точечные дефекты. Точечными, или атомными, дефектами в структуре ионного кристалла (какими и является основная часть кристаллов силикатов) являются дефекты по Шоттки и по Френкелю (вакансии) и дефекты, связанные с примесными атомами (твердые растворы). К точечным дефектам относятся также электронные. [c.167]

Молекулярно-кинетическая теория плавления [170] исходит из положения, что уменьшение степени порядка в расположении частиц твердого тела начинается задолго до плавления в связи с увеличивающейся тепловой подвижностью частиц с ростом температуры. При этом растет число точечных дефектов структуры, что способствует разрыхлению кристаллической решетки. С дальнейшим повышением температуры в непосредственной близости от пл кристаллографически правильное расположение частиц теряет устойчивость, причем решающая роль в разрушении дальнего по- [c.158]

Неправильное расположение отдельных атомов в кристаллической решетке создает точечные дефекты. В кристалле, состоящем из одинаковых атомов, например в кристалле металла, в каком-то участке решетки может отсутствовать один из атомов. На его месте будет полость, вокруг нее — искаженная структура (рис. 1.90а). Такой дефект называется вакансией. Если же атом данного вещества или атом примеси попадает между атомами в узлах решетки (рис. 1.906), то возникает дефект внедрения. [c.151]

Рис. 102. Точечные дефекты в структуре ионного кристалла.

Взаимодействуя друг с другом, Д, могут расщепляться, образовывать новые типы Д., в том числе неподвижные, служащие препятствием для скольжения других Д. При пересечении Д. возникают различные точечные дефекты структуры уступы на линиях Д., вакансии, дислоцированные ионы. Д. способны адсорбировать инородные атомы и служат своеобразными каналами для их миграции, взаимодействуют со свободной поверхностью кристалла, рассеивают электроны и т. д. Поэтому присутствие Д. заметно сказывается иа разнообразных свойствах кристаллов оптических, полупроводниковых, магнитных, плотности, электропроводности и др. [c.572]

Молекулярно-кинетич. теория П., развитая гл. обр. Я. И. Френкелем, исходит из того положения, что уменьшение степени порядка в расположении частиц твердого тола начинается задолго до П. в связи с увеличивающейся тепловой подвижностью частиц с ростом темп-ры. При этом растет число точечных дефектов структуры, что способствует разрыхлению кристаллич. решетки. С дальнейшим ростом темп-ры [c.20]

Молекулярно-кинетическая теория плавления исходит из положения, что уменьшение степени порядка в расположении частиц твердого тела начинается задолго до плавления в связи с увеличивающейся тепловой подвижностью частиц с повышением температуры. При этом растет число точечных дефектов структуры что способствует разрыхлению кристаллической решетки. С дальнейшим повы-Б]ением температуры в непосредственной близости от кристаллографически правильное располол ение частиц теряет устойчивость, причем решающая роль в разрушении дальнего порядка переходит к появляющимся более или менее значительным флуктуациям плотности, в которых участвует значительное число атомов. [c.8]

Дефекты могут быть точечными, линейными и плоскостными. Точечные дефекты представляют нарушения структуры атомарных размеров по всем трем измерениям (размер дефекта в любом измерении не превышает нескольких межатомных расстояний). Линейные дефекты, называемые дислокациями, и [c.189]

Известно, что значение Л 1 в случайно упакованной структуре шаров произвольно изменяется от 4 до 12 и в среднем равно 8 0,5[6]. Причем нижний и верхний пределы N1 соответствуют минимальной и максимальной плотностям регулярных структур О = 0,34 и 0,74 соответственно. В работе [7] описан метод визуализации агрегатов частиц, входящих в первую координационную сферу (рис. 5), что позволило различать те или иные характерные особенности структуры упаковок. В этой связи особенно показательны агрегаты с координационным числом > 8. У них отчетливо видна структура плотнейшей упаковки с разным числом точечных дефектов — вакансий, ие занятых шарами. Агрегаты удобно было рассматривать, ориентируя их наиболее заселенный гексагональный слой, содержащий до 7 частиц, в горизонтальное положение. Тогда сверху п снизу в лунках между шарами укладывалось максимум но 3 шара. Когда верхние и нижние [c.20]

Дефекты структуры подобных волокон, как видно из рис. VI. 22, совершенно иные, чем в волокнах из гибкоцепных полимеров, и представляют собой беспорядочно распределенные по объему точечные разрывы продольной непрерывности. [c.218]

Укажем еш,е на то, что дефекты обладают подвижностью. Перемв ш,ение их по решетке требует некоторой энергии активации, значение которой определяется природой дефектов, структурой решетки и направлением движения дефекта. Де кты могут отталкиваться и притягиваться друг к другу. Так, пустые узлы в подрешетках атомов металла и неметалла притягиваются друг к другу, а одноименные отталкиваются. Электроны притягиваются к анионной вакансии,, образуя F-центры, и отталкиваются от катионной вакансии. ЭлектрО ны втягиваются в места дислокаций и вакансий валентных решеток германия и кремния. Продукты взаимодействия дефектов обладают новыми свойствами. Точечные дефекты взаимодействуют с дислокациями. Вакансии, собираясь в области дислокаций, образуют микрО каверны атомы в междоузлиях, взаимодействуя друг с другом вбли-ЗН дислокаций, образуют скопления атомов примесей, а затем ячейки новой фазы. [c.147]

Сушествуют два вида точечных дефектов, проявляющиеся в зависимости от размеров частиц, образующих решетку. В структурах с достаточно большими незаполненными объемами, например в металлах с объемными октаэдрическими и тетраэдрическими пустотами в ионных решетках, состоящих [c.430]

Кроме точечных дефектов несовершенство кристалла в значительной степени определяется смещениями и перестановками элементов решетки (линейными дефектами), поворотом слоев в кристалле (плоскостные дефекты), образованием пор, пустот и включений (объемные, трехмерные дефекты). Наиболее заметные отклонения от идеальной структуры наблюдаются на поверх- [c.431]

Изменение образца при приготовлении. При уменьшении толщины препарата (шлифовки, полировки и т. п.) могут быть частично релаксированы дислокации, поэтому дислокационная структура тонких и толстых объектов часто бывает различной (в процессе приготовления пластинок из стали перемещается, например, до 20% дислокаций). Нагревание образца в процессе полировки часто приводит к определенным фазовым превращениям вещества в поверхностном слое (отжиг части точечных дефектов, образование гидридов в токе водорода и т. п.). Могут происходить различные изменения в пленке образца и при переносе ее из камеры предварительного приготовления в вакуумную систему, и при пребывании в условиях глубокого вакуума. [c.144]

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 кристалле в качестве отверстий можно рассматривать вакансии , т. е. незанятые атомами позиции в структуре. Дифракционную картину реального кристалла, содержащего точечные дефекты (в общем случае, помимо вакансий это могут быть атомы замещения и внедрения), можно описать суммой двух фурье-трансформант. Одна трансформанта относится к кристаллу с ненарушенной структурой, эквивалентного по форме, размерам и периодичности рассматриваемому реальному кристаллу, у которого удалены или компенсированы дефекты, нарушающие периодичность. Другая трансформанта относится к дефектам, изъятым из реального кристалла, с амплитудами рассеяния, измененными по фазе на 180° и с сохранением пространственной конфигурации, которые эти дефекты образовывали в реальном кристалле. [c.33]

Изучение пористости пленок ЗЮ на кремнии. Пленки ЗЮ , используемые в технологии полупроводниковых приборов, не должны содержать сквозных пор. Неудовлетворительная сплошность пленок часто является причиной технологического брака. Макродефекты структуры пленки обычно представляют собой поры, образую-ш,иеся при несовершенном росте окисла, границы кристаллов (если стеклообразная пленка склонна к рекристаллизации) микротрещины, формирующиеся из-за несоответствия коэффициентов термического расширения подложки и пленки. Последние два вида макродефектов встречаются на относительно толстых пленках и могут быть устранены изменением технологического режима. Причиной порообразования могут быть определенные виды загрязнений и структурных дефектов на исходной поверхности кремния. Часто поры могут образовываться за счет окклюзии (захвата) газов, а также при слиянии точечных дефектов (вакансий) в кластеры. Наличие пор в значительной мере осложняет использование оксидной пленки в качестве маскирующего покрытия (поскольку поры являются каналами диффузии) и для изоляции (вследствие возможных замыканий алюминиевой разводки на тело прибора). Как пассивирующее покрытие пленка также непригодна, потому что при этом не обеспечивается герметичность структуры. [c.122]

Локальные напряжения в твердом теле, так же как и грани, обладающие наибольшими значениями а, чаще всего являются центрами адсорбции. Наряду с гранями большое значение для адсорбции имеют дефекты структуры реальных кристаллов. Они изучаются физикой твердого тела, и здесь следует отметить лишь основные положения, непосредственно связанные с адсорбцией. Наиболее простыми- типами являются точечные дефекты по Френкелю, образованные избыточными (в междоузлиях) или внедренными атомами (или ионами), и дефекты по Шоттки, образованные недостающими в решетке атомами — вакансиями. Организованные совокупности точечных дефектов представляют собой дислокации, краевые (линейные) или винтовые. Дислокации выходят на поверхность в виде ступенек и обусловливают в основном несовершенство поверхностей. [c.138]

Дефекты по Френкелю ( структуры смещения ) могут возникнуть при нагревании кристалла. В этом случае атом выходит из узла в междоузлие, благодаря чему сразу возникают два точечных дефекта вакансия и собственный атом внедр ия. На это тратится мно- [c.135]

Несомненно, каждый реальный кристалл обладает всеми перечисленными дефектами и его свойства в связи с этим должны существенно отличаться от свойств идеализированных кристаллов, модели которых были рассмотрены выше. Дефекты структуры действительно оказывают сильное влияние на многие свойства твердых тел. К ним относятся прочность, электропроводность, механические и электромагнитные потери, каталитические свойства и др. Эти свойства получили название структурно чувствительных. Для описания таких свойств рассмотренные выше модели являются малоподходящими. Однако часто оказывается, что ответственным за какое-либо определенное свойство реального кристалла является один тип дефектов. Это может быть обусловлено тем, что какой-либо дефект присутствует в гораздо большей концентрации, чем прочие, либо же тем, что на данное свойство прочие дефекты влияют в значительно меньшей степени. В таких случаях конкретное структурно чувствительное свойство можно достаточно удовлетворительно объяснить усовершенствованной моделью, включающей модель рассматриваемого дефекта (точечного или протяженного). [c.69]

Легирование. Для получения П. м. электронного типа проводимости (я-типа) с изменяющейся в широких пределах концентрацией носителей заряда (электронов) обычно используют донорные примеси, образующие мелкие энергетич. уровни в запрещенной зоне вблизи дна зоны проводимости (энергия ионизации < 0,05 эВ). Для П. м. дырочного типа проводимости (р-типа) аналогичная задача решается путем введения акцепторных примесей, образующих мелкие энергетич. уровни в запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны. Такие примеси при комнатной т-ре практически полностью ионизованы, так что их концентрация приблизительно равна концентрации носителей заряда, к-рая связана с подвижностями носителей соотношениями а = ец я для П.м. я-типа и а , = еЦрР для П.м. р-типа (а, и ар-проводимость и подвижности электронов и дырок соответственно). Для Ое и 81 осн. донорными легирующими примесями являются элементы V гр. периодич. системы Р, Аз, 8Ь, а акцепторными-элементы III гр. В, А1, Оа. Для соед. типа А В -соотв. примеси элементов VI гр. (8, 8е, Те), а также 8п, и элементов II гр. (Ве, М , 2п, Сс1). Элементы IV гр. (81, Ое) в зависимости от условий получения кристаллов и эпитаксиальных слоев соед. типа А" В могут проявлять как донотные, так и акцепторные св-ва. В соед. типа А"В и А В поведение вводимых примесей сильно осложняется присутствием собств. точечных структурных дефектов. Необходимые тип и величина проводимости в них обычно достигаются прецизионным регулированием отклонения состава от стехиометрического, обеспечивающего заданную концентрацию определенного типа собств. точечных дефектов структуры в кристаллах. [c.61]

Реальные кристаллы. Рассмотренные закономерности формирования идеальных кристаллических веществ позволяют объяснить м1 огие свойства реальных кристаллов, с которыми обычно приходится иметь дело в практике. В реальных твердых телах могут наблюдаться самые разнообразные искажения строгой периодичности, структурные нарушения, которые получили название дефектов (несовершенств). К одному из видов дефектов можно отнести и наличие в структуре вещества примесных химических включений. Другую разновидность дефектов в кристаллах порождает нарушение теплового движения частиц. С повышением температуры твердого тела энергия движения частиц, формирующих кристалл, растет, поэтому и вероятность образования тепловых (собственных) дефектов возрастает. Та или иная частица, приобретая повышенный запас энергии, может покидать узлы кристаллической решетки, тогда образуется точечный дефект. Возможно в конечном Итоге нарушение стехиометрии исходного вещества с образованием ряда новых, близких по стехиометрическому составу химических соединений. [c.141]

Дефекты структуры реальных кристаллов разнообразны. Прежде всего, различают точечные, линейные и поверхностные дефекты. Простейшие и в то же время важнейшие точечные дефекты это незанятые узлы решетки или вакансии и атомы, находящиеся в междуузлиях. Существование таких дефектов связано с тем, что отдельные атомы или ионы решетки имеют энергию, превышающую ее среднее значение при данной температуре. Такие атомы колеб- [c.162]

Магнитные свойства, как и все свойства тел, могут быть структурно чувствительными и структурно нечувствительными. Структурная чувствительность - зависимость свойств от структуры тела (величина зерна, его ориентировка, наличие двойников и дефектов упаковки, величина и разо-риентировка блоков, наличие дислокаций и точечных дефектов). В наиболее общей форме структурную чувствительность можно определить как зависимость свойства от дефектов решетки. [c.55]

Другим классическим примером пространственных диссипативных структур является так называемая решетка вакансионных пор, экспериментально обнаруженная Дж. Эвансом в 1970 г. при исследовании микроструктуры молибдена, облученного ионами азота. Известно, что облучение металла некоторыми частицами (нейтронами, быстрыми ионами) приводит к образованию в кристаллической решетке точечных дефектов — вакансий и межузель-ных атомов. При повышении температуры эти вакансии, перемещаясь в кристалле, образуют сложные кластеры дефектов в виде [c.378]

В структурах с плотнейшей сферической упаковкой, например в кубических объемно-центрированных металлических решетках, а также в ионных решетках с катионами и анионами, мало отличающимися по своим размерам (например, Na l), ион не может занять междуузлие. Точечные дефекты в этом случае образуются при перемещении элементов ячейки на поверхность, в результате чего также образуются пустые места в решетке [c.431]

С наличием в структуре ионных кристаллов точечных дефектов существенно связана их электропроводность. Под действием электрического тока ближайший к вакансии ион переходит на ее место, а в точке его прежнего местоположения создается новая вакансия, занимаемая, в свою очередь, соседним ионом. Подобные перескоки ионов реализуются с большой частотой, обеспечивая ионную проводимость кристалла. Благодаря точечным дефектам удается объяснить и существование в природе большого числа так называемых несте-хиометрических соединений (соединений переменного состава), т. е. веществ, состав которых в твердом состоянии отклоняется от их молекулярного состава. Например, кристаллы оксида титана в зависимости от давления кислорода в окружающей среде могут иметь переменный состав от Т10о,б до Т101,з5. При избытке атомов титана в кристалле имеется соответствующая концентрация вакансий кислорода, а при избытке атомов кислорода появляются вакансии титана. В кристаллах оксида цинка 2пО избыточное содержание атомов цинка объясняют нахождением последних в междоузлиях пространственной решетки. [c.88]

Дефекты по Френкелю (структуры смещения) могут возникнуть при нагревании кристалла. В -5том случае атом выходит из узла в междоузлие, благодаря чему сразу возникают два точечных дефекта вакансия и собственный атом внедрения. На это тратится много энергии (2—4 эВ), так как у большинства кристаллов размеры межузловых иространств меньше размеров атомов. Обозначим вакансию квадратными скобками [ ], атом в узле [А], незанятое междоузлие круглыми скобками, атом в междоузлии (А). Тогда образование дефекта по Френкелю запишется так [А]+( ) =[ ]+(А). [c.167]

Другим направлением проводимых исследований является изучение процессов дефектообразования при ионной имплантации пластин арсенида галлия. Прямые экспериментальные исследования с привлечением современных методов дополнялись расчетами по модельным компьютерным программам. Было изучено влияние режимов имплантации, типа и режимов постимплантационного отжига на структуру имплантированных слоев. Установлено влияние поверхности подложки на концентрацию и тип точечных дефектов, образующихся при имплантации. Показано, что в процессе активирующего отжига происходит пространственное разделение межузельных атомов и вакансий и обогащение поверхностного слоя последними. Изучены механизмы влияния дислокационной структуры подложек на характер распределения имплантированной примеси и радиационных дефектов по площади подложек. Результаты исследований представляют практический интерес при разработке процессов импланта-ционного легирования полупроводников. [c.158]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология