Дефекты атомные вакансии

Как уже отмечалось, к атомным нульмерным или точечным дефектам относятся вакансии, примесные атомы в регулярных узлах решетки и примесные атомы, дислоцированные в междоузлиях. Эти типы дефектов в принципе могут встречаться в решетке кристаллов в отдельности, но чаще всего они присутствуют в комбинации друг с другом. В зависимости от этого различают следующие типы атомных нульмерных дефектов твердые растворы (включая дефекты нестехиометрии), дефекты по Шоттки и дефекты по Френкелю. [c.67]

Простейшие типы атомных дефектов — точечные дефекты типа вакансий и внедренных атомов. Их образование можно представить как процесс, в результате которого часть атомов или ионов покидает регулярные позиции в узлах решетки и переходит в промежуточные положения, называемые междоузлиями. Незанятый узел решетки носит название вакансии. Неизбежность структурного разупорядочения лри Г>0°К легко обосновать термодинамически. Для элементарного кристалла концентрация вакансий выражается соотношением типа [c.103]

Атомная разупорядоченность Шоттки. Предположим сначала, что доминирующими атомными дефектами являются вакансии в подрешетках М и X (дефекты Шоттки). Тогда изменение состава кристалла по сравнению со стехиометрическим может происходить путем удаления атома X в газовую фазу согласно реакции [c.116]

Итак, для дефектов атомного типа в кристалле точечная группа симметрии всей системы однозначно определяется локальной симметрией той точки, где расположен дефект. Бели есть несколько эквивалентных по симметрии точек (орбита), то любая из них может рассматриваться как точка расположения дефекта, с учетом, однако, физической природы атомов для дефектов замещения. Так, в структуре КаС наличие вакансии в катионном или анионном узле приводит к дефектам раз ного рода, но одинаковой симметрии Он. В структуре алмаза точечный дефект, локализованный в любом из двух атомов в элементарной ячейке, имеет одинаковую природу и симметрию Та- [c.248]

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]

Дефектом по Шоттки называется пустой узел в кристаллической решетке. Он может иметь место в ионных, атомных и молекулярных кристаллах. Этот дефект часто называют вакансией. [c.89]

Вследствие нарущения равновесных условий роста и захвата примесей при кристаллизации, а также под влиянием разл. рода внеш. воздействий идеальная трехмерно-перио-дич. атомная структура К всегда имеет те или иные нарушения. К ним относят точечные дефекты - вакансии, замещения атомов осн. решетки атомами примесей, внедрение в решетку инородных атомов, дислокации и др. (см. Дефекты в кристаллах). Введение небольшого числа атомов примеси, замещающих атомы осн решетки, используют в технике для придания нужных физ св-в К., как, напр., в случае легирования. [c.540]

Нуль- и одномерные дефекты относятся к микродефектам или дефектам тонкой структуры кристалла. Нульмерные дефекты можно разделить на электронные и атомные. К электронным дефектам принадлежат избыточные электроны, дырки и экситоны. К атомным нульмерным дефектам (рис. 11) относятся вакансии (незанятые узлы решетки), примесные атомы, замещающие собственные атомы вещества в их регулярном положении (в узлах решетки), и собственные или примесные атомы, находящиеся (дислоцированные) в иррегулярном положении в междоузлиях решетки (частицы, находящиеся в междоузлиях, иногда называют междоузельными или [c.66]

Точечные атомные дефекты в кристаллической решетке обладают определенными свойствами. Например, вакансии в ионных кристаллах выступают носителями заряда, причем катионная вакансия несет отрицательный, а анионная — положительный заряд. Конечно, собственно заряд в вакансии не содержится, но возникающее вокруг нее электрическое поле такое же, какое возникло бы, если бы в вакансии располагался заряд, по значению равный, а по знаку противоположный заряду иона, который покинул данный узел решетки. Любые точечные дефекты обладают способностью к миграции (диффузии) в кристаллической решетке в результате тепловых флуктуаций или приложения к кристаллу внешнего электрического поля. Например, катион в междоузлии может переходить при соответствующем возбуждении в соседнее междоузлие, вакансии мигрируют за счет перемещения соседнего иона в вакантный узел, т. е. путем последовательного обмена позициями между ионами и вакансиями (при таком так называемом вакансионном механизме диффузии перемещение вакансий в одном направлении эквивалентно перемещению ионов в другом). Точечные дефекты могут взаимодействовать друг с другом, образуя в простейшем случае ассоциаты—дефекты, занимающие соседние кристаллографические позиции. Например, в решетке могут возникнуть связанные группы вакансий (кластеры). Связанные пары вакансий способны диффундировать быстрее, чем изолированные вакансии, а тройные кластеры еще быстрее. [c.87]

Атомная структура (параметры ячейки, координаты атомов, межплоскостные расстояния). Микроструктура. Микрорельеф. Дефекты — вакансии, дислокации, дефекты упаковки, границы, трещины и др. Структура фаз. Толщина пленок Микрорельеф. Микроструктура. Электрические и магнитные поля, полупроводниковые переходы Качественный химический состав. Дина-.мика процессов Толщина пленок Микрорельеф Микроструктура [c.235]

Наконец, перемещение сложного точечного дефекта бывает многоступенчатым. Тогда полная энергия активации миграции дефекта должна быть согласована с энергиями активации отдельных ступеней механизма диффузии. Можно представить себе несколько атомных механизмов скачка, переводящего дефект из одного положения в другое. Обратим внимание на типичные механизмы. Наиболее прост механизм миграции вакансии. Элементарным скачком служит в этом случае переход атома в соседнюю вакансию (рис. 66). В результате скачка атом и вакансия просто обмениваются местами. [c.197]

Плотность атомных дефектов [деф] решетки (вакансий или внедренных атомов), рассчитанная по данным измерений рассеяния тепловых нейтронов в предположении, что все дефекты являются одиночными [441] [c.289]

До сих пор мы говорили только о нарушениях, включающих одиночные дефекты, такие, как междоузельные ионы, вакансии или примесные атомы в данной области решетки. Иногда нам приходилось иметь дело с двумя типами атомных дефектов, одновременно присутствующих в твердых телах. Мы считали, что они по всей вероятности беспорядочно распределены по всему кристаллу, но до сих пор мы не рассматривали те случаи, когда два дефекта находились бы в сос- [c.59]

Строго говоря, если рассматривать электрон и дырку как дефекты, то комбинация одного из них с атомным дефектом (т. е. неионизованный центр) представляет собой пару ассоциированных дефектов подобным же образом можно считать, что примесный атом в узле решетки ассоциирован с вакансией. [c.60]

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]

Важнейшей особенностью кристаллов нестехиометрических соединений, отличающей их, нанример, от собственных полупроводников, является довольно высокая концентрация атомных дефектов даже при отсутствии чужеродных примесей. Так, избыток металлического компонента М в не.стехиометрическом кристалле МХг-б может реализоваться либо за счет соответствующего числа междуузельных катионов, либо за счет вакансий в анионной подрешетке. Напротив, при избытке неметаллического компонента X кристалл МХ +б должен содержать соответствующее число либо междуузельных анионов, либо вакансий в катионной подрешетке. [c.41]

Примесные нестехиометрические соединения имеют, как правило, несколько локальных донорных или акцепторных уровней в запрещенной зоне, из которых одни связаны с собственными атомными дефектами — междуузельными атомами или вакансиями, а другие — с примесными центрами, рассмотренными в предыдущем разделе. [c.44]

На основании соотношений (2.41) — (2.43) химические потенциалы ионов в дефектном кристалле могут быть выражены через концентрации различных атомных дефектов с подходящими значениями эффективных зарядов. Так, используя формулу (2.14), выразим химические потенциалы основных компонентов кристалла через концентрации вакансий [c.70]

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]

К нульмерным, или точечным, дефектам относятся вакансии (незанятые места в структуре), любые примесные частицы (атомы, ионы, молекулы), находящиеся как в узлах структуры, так и в межузлиях, а также собственные межузельные частицы. К этим дефектам приводит тепловое движение атомов. Чем выше температура, тем больше таких дефектов существует в кристалле. При тепловом равновесии вблизи температуры плавления в кристаллах большинства веществ доля вакансий от общего числа атомных мест в идеальной решетке достигает примерно 10 , доля меж-узельных атомов — приблизительно 10" . Вакансии, кроме того, образуются при вхождении в кристалл примесей с валентностью, отличной от валентности основных строительных единиц кристалла. Так, наличие примеси Са + в кристаллах НаС1 обусловливает существование катионных вакансий в количестве, соответствующем атомной концентрации примеси. [c.5]

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]

С помощью просвечивающего микроскопа исследуют атомную и надатомную структуру субмикронных по толщине пленок и микрорельеф поверхности при использовании реплик. Информацию об атомной структуре дают приборы высокого разрешения (<0,3 нм) она включает сведения о расположении атомов и молекул в элементарной ячейке, изображение кристаллической решетки, дефекты атомного масштаба (вакансии, дислокации). Для исследования надатомной структуры микрокристаллов, зерен, сферолитов, микровключений, а также несовершенств более крупного размера (дефектов упаковки, границ зерен, микротрещин и т. д.) достаточно меньшее разрешение (0,5— [c.226]

В кристаллических телах встречаются различные дефекты точечные (вакансии, атомы в междуузлиях, примесные атомы), линейные (дислокации), плоскостные (дефекты упаковки), объемные (фазовые включения). Одиночные дефекты подобного типа могут вызвать некоторые перенапряжения, а их агрегации еще более опасны, так как могут приводить к заметным локальным перенапряжениям. Различные дефекты могут быть и в аморфных низкомолекулярпых телах (также вакансии, примесные атомы и т. п.), и в полимерах ( концы молекул, примеси, искажения в строении цепных молекул), что способно играть определенную роль в распределении напряжений по объему тела, хотя особо высоких перенапряжений из-за дефектов атомных размеров здесь также вряд ли следует ожидать. [c.276]

Измерения плотности будут рассмотрены очень кратко и только в связи с теми осложнениями, которые приводят к неоднозначным результатам определения содержания примесей. Так, примеси могут находиться в порах кристаллической решетки или замещать атомы решетки. В последнем случае примеси, замещающие атомы решетки, могут завысить или занизить значения плотности. Дефекты решетки (вакансии) также оказывают влияние на результаты измерения плотности. Так, атомы с небольшим атомным весом обычно способствуют уменьшению постоянной решетки, что компенсирует влияние нримесей на плотность пробы. Тем не менее, как и в случае измерения тенлонроводности, измерения плотности не требуют разрушения пробы. Сами измерения выполняются достаточно быстро. Поэтому они могут служить основой для предварительного сортирования проб для дальнейшего анализа другими методами. [c.393]

Кластеры следует сравнивать с одиночными атомными вакансиями в кристаллах простых веществ. Концентрации тех и других постоянны, зависят только от температуры и заметно отличаются от концентраций одиночных дефектов в соединениях, для которых выполняются соотношения (XIII.1) — (XIII.3). Различие статистических свойств одиночных дефектов в кристаллах простых веществ и в соединениях связано с тем, что в первом случае система является одно-, а во втором случае — двухкомпонентной. [c.307]

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]

В кристаллич. решетке Г. могут наблюдаться вздутия, искривления углеродных сеток и дефекты тонкого строения. В результате коагуляции вакансий могут образоваться микрополости диам. до 3 мкм. Объединение отдельных участков этих дефектов приводит к возникновению краевых дислокаций, а также дислокац. петель величиной 0,1-1,0 мкм. Концентрация вакансий в Г. увеличивается при его нагревании, напр, при 3650 °С она достигает 0,5 атомных %. Дефекты могут возникать и при внедрении в решетку как [c.607]

Как отмечено выше, теоретическая плотность железа, имеющего при комнатной температуре идеально упакованную кристаллическую решетку, может быть установлена довольно точно. Все нарушения укладки атомов в решетке (дефекты структуры) - точечные (вакансии и межуэельные атомы и их Группировки), одномерные (дислокации и дисклинации), двумерные (дефекты упаковки, границы субзерен, границы зерен и границы фаз), а также трехмерные дефекты (например, микропоры), которые по определению относятся к микроструктуре и не требуют анализа на атомном уровне, - неизбежно приводят к дилатации и изменению плотнос- и металла. Соответственно вклад дефекта в изменение удельного объе-или плотности металла может послужить оценкой значимости вклада Данного вида дефектов в изменение его субмикроструктуры. [c.97]

Следует заметить, что избыток "замороженных" в процессе электро-кристаллизации железа вакансий, стекая в петли, как экспериментально установлено Ё.А.Мамонтовым [ЗЗб], служит источником дислокаций.Ш менее важным обстоятельством для дальнейшего обсуждения физико-механических свойств злектроосажденного железа является зависимость мии-роискажений кристаллической решетки от концентрации вакансий ь кристалле [35Э,. 360] П, где п - атомная доля дефектов Уд - атомный объем совершенного кристалла - изменение объема, вызванное деформацией вокруг одного дефекта. [c.98]

В ряду Сг Си основную роль в дестабилизации М—О связей играют изменения в пространственной протяженности -оболо-чек металлических атомов и систематический сдвиг этих состояний в область низких энергий. Отмечается [132] возможность атомной реконструкции интерфейсов, в том числе — с возникновением вблизи границы фазового раздела различных структурных дефектов, например, решеточных вакансий. [c.143]

Вопросы образования дефектов внутри металла и охрупчивания при взаимодействии алюминиевых сплавов с влажным воздухом, водой и паром при различных температурах описаны мало. Сведения получены в основном за последние О лет. В сплавах систем А1—Mg, А1—2п——(Си), А1——Мд в этих условиях при 17—127 °С внутри металла в слоях, смежных с наружным оксидным и более глубоких, происходит образование дефектов на атомном и субструктурном уровнях. Сущность действующих при этом механизмов, количественные и качественные характеристики дефектов представлены в работе [6.22]. В указанных условиях сплавы наводораживаются и одновременно в них образуются избыточные вакансии. Последнее связано с избирательным (преимущественным) окислением магния и (или) лития из состава сплавов. Сведения о дефектах установлены при электронномикроскопических исследованиях тонких фольг (толщина 500 нм) сплавов, полученных электрополировкой массивных заготовок. Экспозиции во влажных средах подвергались как готовые тонкие фольги, так и материал в массивной форме. [c.243]

ДЕФЕКТЫ МЕТАЛЛОВ - нарушения регулярной кристаллической структуры металлов. Возникают при изготовлении и эксплуатации металлических изделий. Существенно влияют на свойства металлов. Д. м. классифицируют по морфологическим (наружные, внутренние, в сочленениях), генетическим (механические, термические, диффузионные, коррозионные, адсорбционные, радиационные, эрозионные, кавитационные, сварочные и др.) и структурным (трещины, поры, неметаллические включения, разнозернистость и др.) признакам. Кроме того, есть физ. классификация Д. м. (см. Дефекты в кристаллах), основывающаяся на атомном строении дефектов. В зависимости от размера Д. м. подразделяют на субмикродефекты, микродефекты и макродефекты (табл.). Субмикродефекты — нарушения регулярной кристаллической структуры металлов в атомном масштабе. Различают субмикродефекты точечные, линейные, поверхностные и объемные. Точечные нарушения бесконечно малы в трех измерениях. Возникают при вычитании атомов металла (вакансии и твердые растворы вычитания), внедрении собственных (атомы в междоузлиях) или инородных атомов (твердые растворы внедрения), а также замещении собственных атомов инородными (твердые растворы замещения). Образуют скопления в отдельности или в комбинации. Линейные субмикродефекты малы в двух измерениях и протяженны в третьем. Из них наибольшее значение имеют дислокации, обусловливающие мех. и др. свойства [c.336]

Подробно PЬ5Ag2SbвSl5 (овихиит) еш,е не изучен (табл. 39), но можно построить атомную модель, соответствуюш ую элементарной ячейке, в которой есть блоки родственной структуры. Эти блоки толп] иной уже не в два, а в три октаэдра также связаны с помош,ью атомов, имеюш,их координационное число 8. Хотя это не может служить доказательством, но вполне допустимо суш ествование серии фаз со структурой, характеризуюш,ейся различной шириной блоков и имеющей суш,ественное сходство со структурами серии окислов металлов промежуточного состава, о которых шла речь в разделе И, Д, 1. При наличии дефектов, заключаюш,ихся либо в нарушении обычного расположения позиций в блоках, либо в нарушении последовательности чередования блоков различной толщины, соединение должно давать простую дифрактограмму типа РЬЗ. На первый взгляд, вполне резонно допустить, что в таком соединении имеются вакансии для ионов металла. [c.185]

Полученная серия выражений позволяет предсказывать концентрации различных атомных дефектов, а также возможные концентрации дырок и электронов для различных давлений d и lg во внешней среде. Экспериментальное исследование всех этих областей пока невозможно, тем не менее полученные результаты можно объяснить на основе рассмотренных выше равновесий. Так, при высоких значениях P d и Рс1г все вакансии в подрешетке серы заняты атомами хлора и концентрация электронов [е ], а, следовательно, и [ lsl, зависит от [см. уравнение (5.38)]. [c.105]

Большое влияние на транспортные свойства твердых тел оказывают инородные примеси, растворенные в кристалле основного вещества. В этом случае наряду с вакансиями и меж-дуузельными атомами необходимо учитывать третий тип атомных дефектов кристаллической решетки — дефектов замещения. Этим термином обозначают узлы кристаллической решетки, запятые атомами иного сорта, нежели атомы, предусматриваемые идеальной кристаллографической структурой. [c.22]

Место расположения частицы указывают нижним индексом междуузлие помечается индексом 1 (от латинского слова Шег-зШшт — промежуток). Так, атомным дефектам соответствуют следующие структурные элементы Уд означает вакансию в узле, который в идеальном кристалле должен быть занят атомом А (в подрешетке А) А( — междуузельный атом А Рд —атом Р в узле подрешетки А. Такая система обозначений позволяет описывать и структурные элементы идеального кристалла Ад— означает атом А в своем нормальном узле У —незанятое междуузлие. [c.23]

Большинство простых металлов кристаллизуется в плотно-упакованные решетки, в которых размеры междуузлий значительно меньше размеров атомов. Поэтому внедрение атомов в междуузлия для них требует больших затрат энергии. Кроме того, энергия реакции перехода атомов в междуузлия с поверхности кристалла Wшi содержит дополнительное слагаемое — теплоту сублимации В результате значения энергии реакции оказываются слишком большими по сравнению с энергией тепловых колебаний, и концентрация междуузельных атомов в большинстве металлов ничтожно мала даже при самых высоких температурах. Так, если в меди при 1000 С доля вакантных узлов составляет л 10 , то доля междуузельных атомов я 10 . Поэтому собственные атомы в междуузлиях металлических кристаллов не играют сколько-нибудь существенной роли, и в решетках чистых металлов вакансии можно считать единственным типом собственных атомных дефектов. [c.75]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология