Междуузлия

В отличие от идеального, реальный кристалл имеет искаженную кристаллическую решетку. Тепловые колебания образующих ее частиц (молекул, атомов, ионов) приводят к появлению в ней дефектов. Даже при очень высоких температурах средняя амплитуда колебаний невелика, но вследствие флуктуации энергии амплитуда некоторых частиц оказывается настолько большой, что они отрываются от узлов решетки и переходят в междуузлия. Это вызывает появление в решетке точечных дефектов — внедренных атомов и вакансий, вокруг которых решетка искажается на значительные расстояния. [c.341]

Возможен также другой механизм, прн котором атомы примеси, не замеш,ая собственные атомы, внедряются в междуузлие кристаллической решетки. В этом случае электроны примесных атомов уже не участвуют в образовании валентных химических связей, а принадлежат только данному атому. Отсюда следует, что при любой валентности примесных атомов все их электроны находятся на невозбужденных орбитах. При таком положении вещей донорные или акцепторные свойства примесных атомов не зависят прямым образом от их валентности, а определяются электроотрицательностью. Если электроотрицательность примесных атомов больше, чем основных атомов решетки, то примесь обладает акцепторными свойствами. При обратном соотношении в электроотрицательностях атомы примеси являются донорами. [c.129]

Вычисление энергии активации диффузий при различных ее механизмах показывает, что эта энергия при прямом обмене значительно выше, чем при дислоцировании в междуузлие, а последняя больше, чем при переходе на поверхность. Например, энергия активации самодиффузии меди при прямом обмене составляет 16 750, при дислоцировании — 9630, при образовании и диффузии [c.208]

Концентрация дефектов по Френкелю определяется энергией образования вакансии и иона в междуузлии и температурой по уравнению [c.168]

Дефекты по Френкелю создаются при перемещении ионов из узла кристаллической решетки в междуузлие (рис. 102, б). Как правило, эти дефекты в ионных кристаллах могут образовываться только катионами, поскольку они по размеру намного меньше анионов и легче перемещаются. Катион междуузлия может вытолкнуть в междуузлие соседний катион. [c.168]

Изменение энергии при переходе атома в междуузлие в значительной степени зависит от строения кристаллической решетки и от свойств этого атома. При высокой энергии перехода иона в междуузлие дефекты по Френкелю не образуются в заметных количествах. Если в решетке имеются крупные пустоты-междуузлия, то энергия образования таких дефектов ниже и они встречаются чаще. Кроме того, дефекты по Френкелю часто обнаруживаются у кристаллов, ионы которых имеют сильную поляризуемость, и редко наблюдаются у оксидов и ковалентных веществ. [c.168]

Различают три типа твердых растворов 1) замещения (ионы основного вещества замещаются ионами примеси) 2) внедрения (атомы или ионы примеси внедряются в междуузлия кристаллической решетки) и 3) вычитания (имеются узлы кристаллической решетки, не занятые ионами основного вещества). Образование их схематически показано на рис. 104. [c.170]

Та же закономерность наблюдается и при перемещении вакансий. Энергия активации перемещения вакансий, образующихся при переходе атомов в междуузлия, в 2—3 раза меньше энергии их образования. Вот почему имеющиеся вакансии сравнительно легко перемещаются в кристаллической решетке. [c.205]

Разрушение в условиях длительной работы при высоких температурах подготовляется в течение продолжительного периода. В металле из-за флуктуаций (колебаний) энергии некоторые узлы кристаллической решетки оказываются свободными (свободный узел называется вакансией). Атомы совершают колебательные движения относительно положения равновесия и в зависимости от распределения энергии между ними некоторые из них могут сместиться со своих мест в кристаллической решетке либо в другие узлы, либо в междуузлия. Места с неправильным расположением атомов. [c.37]

Рис. 3. Изменение потенциальной энергии при образовании дефекта л — переход из одного узла решетки в другой 6 — переход из узла решетки в междуузлие в — переход пз одного междуузлия в другое.

Если рассматривать в качестве гипотетической исходной модели твердого тела идеальный кристалл, находящийся при температуре абсолютного нуля, то все образующие его частицы будут занимать вполне определенные места, образуя правильную кристаллическую решетку. При повышении температуры, в результате теплового движения частиц, этот порядок нарушается. Часть частиц может покинуть свои места в узлах решетки (образуются вакантные узлы) и занять положение в междууз-лиях ( дефекты по Френкелю ). В некоторых случаях частица может покинуть положение в междуузлии и выйти на поверхность в этом случае в решетке образуются только вакантные места ( дефекты по Шоттки ). При данной температуре Г число п дефектов данного вида, находящихся в термодинамическом равновесии с кристаллической фазой, будет определяться выражением [c.339]

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]

Кислород и азот способны также растворяться в цирконии и титане, где атомы этих газов располагаются в междуузлиях рещетки металла. Эти металлы связывают атомы указанных газов слишком прочно, чтобы они могли принимать участие в каталитических процессах. [c.108]

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]

Дефекты по Френкелю состоят из равного количества вакантных узлов решетки и атомов в междуузлиях. При образовании дефектов этого типа энергия кристаллической решетки Е возрастает (рис. 103), но в то же время увеличивается и энтропия, т. е. степень беспорядка. Свободная энергия (Р = Е+р]/—Т8), которой определяется термодинамическая стабильность системы при повышенных температурах, оказывается минимальной (возрастает член Т8). [c.168]

Возможность образования твердых растворов внедрения определяется факторами, характерными и для тверых растворов замещения, т. е. относительными размерами ионов, их валентностью и химическим сродством. Размер внедряемого иона обусловливается размерами незаполненных пустот или междуузлий в кристаллической решетке основного вещества. [c.172]

Внедрение ионов в междуузлие также связано с выполнением условия сохранения общей элетронейтральности. Это может сопровождаться образованием вакансий, твердых растворов замещения или изменениями в электронной оболочке ионов. У многих силикатов введение дополнительных зарядов с ионами Li+ или Na+, находящимися в междуузлиях, нейтрализуется замещением некоторой части ионов Si + на ионы А1 +. [c.172]

Доноры могут возникать не только при избытке металла, но и при недостатке анионов. В первом случае избыточные ионы металла располагаются в междуузлиях, во втором — появляются вакансии аниона, например кислорода. [c.173]

Переход дислоцируемого атома в междуузлие по первому или второму варианту механизма диффузии связан с деформацией решетки вокруг нового положения атома. Затраты энергии на деформацию решетки складываются из величин — разности между потенциальной энергией элемента в междуузлии и узле решетки (в иррегулярном и регулярном положениях) и 2 — дополнительного потенциального барьера, который надо преодолеть при перемеш,е-нии из узла в междуузлие (рис. 125, а). Энергетический барьер, преодолеваемый дислоцированным атомом при его перемещении из одного междуузлия в другое, значительно меньше (рис. 125, б), и поэтому такие атомы обладают большей подвижностью. [c.205]

Некоторые элементарные металлоиды отличаются полупроводниковыми свойствами. Эти свойства обусловлены особым состоянием электронов в кристаллической решетке полупроводников. Каждый атом металлоида в кристалле связан с другими атомами ковалентной связью. В кристаллах полупроводников валентные электроны закреплены в атомах непрочно и под влиянием нагревания или облучения могут, возбуждаясь, отрываться от связываемых ими атомов и свободными уходить в междуузлия решетки. Наличие свободных электронов в кристаллах металлоидов сообщает им некоторую электронную проводимость. При переходе электрона в свободное состояние у данного атома остается свободная орбиталь или так называемая д ы р к а . Эта дырка может заполниться при перескоке валентного электрона соседнего атома, в котором тогда возникает новая дырка. Если при наложении электрического поля свободные электроны будут передвигаться к положительному полюсу, то дырки будут передвигаться к отрицательному полюсу. Это передвижение дырок, равносильное передвижению положительных зарядов, сообщает кристаллам металлоидов еще так называемую дырочную проводимость. В совершенно чистом полупроводнике в каждый данный момент число дырок равно числу свободных электронов. Однако вследствие того, что подвижности электронов и дырок различны, значения электронной (п) и дырочной (р) проводимости в общей электропроводности чистого металлоида (значение которой очень невелико) не равны друг другу. Соотношение между числами свободных электронов и дырок в кристалле металлоида можно изменить, если в металлоид ввести даже очень незначительную примесь другого металлоида или, наоборот, металла. Пол у проводимость отличается от обычной металлической электропроводности не только своей малой величиной. Она увеличивается с повышением температуры и сильно зависит от освещения полупроводника. Наиболее же существенным признаком полупрово-димости является крайняя чувствительность к наличию примесей даже в самых ничтожных количествах. [c.44]

У кристаллов такими местами являются узлы правильной кристаллической решетки, образующей дальний порядок. Тепловое движение выражается в хаотических колебаниях частичек (молекул, атомов или ионов) около узлов решетки — положений равновесия. Некоторая небольшая доля частичек срывается время от времени со своих узлов, образуя дырки — тепловые дефекты или, наоборот, местные уплотнения в виде отдельных атомов в междуузлиях. Такая тепловая дефектность кристалла усиливается с повышением температуры до точки плавления, прн которой энергия теплового движения оказывается достаточной, чтобы разрушить кристаллическую решетку, т. е. нару шить дальний порядок, сорвав частички с их положений равновесия Эти тепловые дефекты, как и дефекты различного размера, не зави сящие от температуры и усиливающиеся под действием напряжений приводящих к разрыву, не мешают образованию правильной коли [c.174]

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]

Сущность направленного диссоциационного механизма заключается в том, что ионы, появляющиеся в результате диссоциации ионогенных групп, переходят в соседний слой не только по вакансиям, но и по междуузлиям, с последующим связыванием этих ионов в узлах, [c.529]

Наличие дефектов кристаллической решетки создает условия для диффузии частиц внутри твердого тела. Диффузия может идти путем перемещения их в вакансии или по междуузлиям, или через междуузлие из одного узла решетки в другой (эстафетная диффузия). Согласно закону Фика скорость диффузии (т. е. поток -го компонента в направлении I через единицу перпендикулярной к этому направлению площади) равна [c.342]

В твердых растворах замещения ионы растворяемого металла занимают узлы кристаллической рещетки (чередуясь с ионами основного металла), а в твердых растворах внедрения— проникают в междуузлия кристаллической рещетки (для чего размер частиц не должен превышать 2/3 размера частиц основного компонента). [c.78]

Твердые растворы могут образовываться двумя путями либо атомы второго компонента могут размещаться в междуузлиях кристаллической решетки первого компонента, либо они могут замещать атомы второго компонента в узлах решетки. [c.133]

Механизм диффузионных процессов в твердых телах бывает различным диффузия атомов по междуузлиям кристаллической решетки, по вакансиям в структурах Шоттки (см. гл. IV, 8), по протяженным дефектам монокристаллов (по дислокациям), по поверхности зерен в поликристаллах и т. д. Скорость диффузии очень сильно зависит от концентрации дефектов в кристаллах и от их вида. Особенно облегчается диффузия в твердых телах при большом числе дислокаций и при развитой поверхности зерен в поликристаллах. [c.49]

Для одноатомных ионов, уподобляемых заряженны м ша(рикам, не может быть заметных ротационных и вибрационных движений, им свойственно только трансляционное движение, причем возможны три его проявления по междуузлиям (в пустотах) структуры воды путем перехода из узлов в пустоты и обратно и перемещение по узлам, осуществляемое последовательным замещением молекулы воды в ее квазикристаллической структуре. Если бы ион-шарик обладал способностью свободно двигаться в не заполненных молекулами воды пространствах, то до определенного размера такого иона это движение должно быгь независимым от радиуса иона. [c.349]

Процессы переноса тепла, как это будет показано ниже, авязаны с третьим видом движения— л е р е м е-щения по междуузлиям. Принимая этот вид движения наиболее существенным для процессов переноса тепла в электролитах, теория теплопроводности сближается с теорией гидратации ионов и устанавливается тесная связь самодиффузии с теплопроводностью в растворе. [c.350]

В теллуридах цинка и кадмия дефектность определяется термической разупорядоченностью в подрешетке металла и наличием в междуузлиях нейтральных атомов теллура. В окислах, сульфидах и селенидах цинка и кадмия разупорядоченность связана с отклонением от стехиометрического состава (избыток металла) и наличием в междуузлиях нейтральных атомов халькогена. Природа дефекта, обусловленного избытком металла, наиболее четко установлена для окиси цинка (междуузельный однократноионизованный цинк). В случае сульфида и селенида кадмия более вероятным дефектом, преобладающим [c.33]

Таким образом, элементы структуры (в данном случае кислородные тетраэдры), эквивалентные в объеме кристалла, становятся неэквивалентными, располагаясь на поверхности грани, собственная симметрия которой в общем случае ниже симметрии кристалла. Сказанное в равной мере относится к любому месту в структуре, в том числе и к междуузлиям — структурным пустотам. Не исключено, что неравномерность заселенности тетраэдров определяется не только различием коэффициентов захвата примеси алюминия в них, но и различием этих коэффициентов для ионов-компенсаторов в междуузлиях. Вхождение этих ионов, как известно, должно сопровождать микроизоморфное замещение четырехвалентного кремния трехвалентным алюминием в кварце. Наличие выделенных положений центров окраски неизбежно 74 [c.74]

Активность твердых тел, проявляемая в механохимических процессах, определяется элементами их реальной структуры (Г. И. Дистлер) электрически активными точечными дефектами, поляризационными мостиками между противоположно заряженными точечными дефектами, сопутствующими им электрическими микрополями. При воздействиях на кристаллы изменяется относительное число точечных дефектов а узлах решетки и междуузлиях, что сопровождается изменением периода решетки, возникновением монокристальных свойств у различных твердых или жидких граничных слоев, влияющих на протекание механохимических процессов. Такие слои, аморфные или поликристаллические, могут обладать упорядоченной информационной структурой. В этой связи активность твердых тел рассматривается как матричный процесс, запрограммированный в реальной электрически активной структуре. .. кристаллов-матриц . Обширная экспериментальная информация о природе процессов механической активации получена с помощью различных химических, физико-химических и физических методов [1, 3]. [c.49]

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]

Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников (1968) -- [ c.84 , c.90 , c.104 , c.105 ]

Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников Издание 2 (1973) -- [ c.95 , c.100 , c.108 , c.116 , c.119 , c.121 , c.549 , c.550 , c.577 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология