Дефекты кристаллов Френкеля

Кроме парных дефектов, по Френкелю, в кристаллах имеются и одиночные точечные дефекты — вакансии, впервые рассмотренные В. Шоттки (рис. 3.5). [c.87]

В общем случае кристалл содержит и дефекты по Френкелю, и дефекты по Шоттки. Однако преобладают те нарушения, для образования которых требуется меньшая энергия. [c.88]

Предположим, что имеется лишь один тип дефектов, например дефекты по Френкелю. Кроме того, будем считать, что 1) объем кристалла не зависит от температуры 2) дефекты не зависят друг от друга 3) частоты колебаний атомов в решетке не зависят от наличия вакансий или междоузельных атомов. [c.88]

Если на образование одного дефекта по Френкелю затрачивается энергия ф то увеличение внутренней энергии кристалла при образовании п дефектов составит [c.89]

Воспользовавшись приемом, который был использован при выводе выражения для концентрации дефектов по Френкелю в элементарных кристаллах, и полагая, что в каждой подрешетке концентрация вакансий равна концентрации междоузельных атомов,, получим [c.93]

Образование дефектов в ионных кристаллах сопряжено с соблюдением дополнительного условия — необходимости сохранения электронейтральности кристалла. В этом случае возникают либо две одиночные вакансии противоположного знака (дефект Шот-тки), либо вакансия и межузельный атом (дефект Френкеля). При этом тип возникающих дефектов определяется спецификой кристалла. Например, для чистых щелочно-галоидных кристаллов типичны дефекты по Шоттки, а для галогенидов серебра — дефекты по Френкелю. Укажем, что если при образовании дефектов по Шоттки плотность кристаллов уменьшается, то при образовании дефектов по Френкелю она остается неизменной. [c.233]

В том случае, когда атом после выхода из узла кристаллической решетки остается в кристалле (н находятся между узлами решетки), изменение АФ составит значительно большую по сравнению с Ф —Фа величину (совокупность вакансии и межузельного атома составляет дефект по Френкелю). Концентрация вакансии, равная концентрации межузельных атомов [c.373]

Дефекты структуры кристалла стехиометрического состава разделяются на два типа. Во-первых, это дефекты (так называемые дефекты Шоттки), которые содержат анионные и катионные вакансии в эквивалентных количествах, и, во-вторых, дефекты по Френкелю, которые содержат дефекты либо в одной катионной, либо в одной анионной подрешетке, а парные дефекты состоят из вакансий или внедренных атомов одного и того же компонента. [c.48]

В общем, по имеющимся в литературе экспериментальным данным и теоретическим расчетам можно заключить, что в фотохимических процессах в галоидном серебре доминирующую роль играют дефекты по Френкелю, тогда как в кристаллах щелочногалоидных соединений, наоборот, преобладают дефекты по Шоттки. [c.102]

Кроме того, дефекты по Френкелю и по Шоттки могут возникать дополнительно при внешних воздействиях на кристалл, например, при бомбардировке нейтронами и нонами (см. 9.1.3), при механической обработке или воздействиях ударными волнами. В этом случае имеют место отклонения от концентрационного равновесия. [c.217]

С другой стороны, произведенный Лоусоном ) анализ экспериментальных данных Стрелкова [5] по коэффициенту расширения бромистого серебра приводит, с некоторыми дополнительными предположениями, к выводу, что вблизи точки плавления преобладают дефекты по Шоттки. Опыты по изучению ориентации серебра, выделяющегося при фотолизе бромистого серебра [6], также указывают на существование дефектов по Френкелю в чистых кристаллах и образование поверхностных вакантных анионных узлов в процессе фотолиза. [c.37]

Интересно выяснить, имеется ли при комнатной температуре наряду с дефектами по Шоттки заметное количество дефектов по Френкелю. Измерения, проведенные на кристаллах, облученных и измеренных после достижения равновесия, согласуются с допущением об одновременном существовании дефектов обоих типов. [c.58]

Таким образом, безупречные и прямые экспериментальные доказательства в пользу существования и подвижности вакантных бромных узлов в кристаллах галоидного серебра, повидимому, отсутствуют. Однако энергии образования дефектов по Френкелю и по Шоттки должны иметь довольно близкие значения, и поэтому разумно допустить, что в решетке всегда имеется небольшая концентрация вакантных галоидных узлов, способных к медленной диффузии путем самодиффузии или соединения с вакантными серебряными узлами и образования подвижных парных вакантных узлов. Поэтому в остальной части этой работы мы исходили из того предположения, что в микрокристаллах галоидного серебра (в нормальных фотографических условиях) присутствуют междуузельные ионы серебра, вакантные галоидные узлы и вакантные серебряные узлы. [c.117]

Дислокации — области с подобными и периодичными отклонениями в структуре кристаллов. В отличие от точечных дефектов по Френкелю и Шоттки дислокации носят линейный характер. [c.294]

В 1926 г. А. Ф. Иоффе высказал мысль, что электропроводность ионных кристаллов, наблюдающаяся даже при невысоких температурах, может быть обусловлена ионами, срывающимися при тепловых колебаниях из узлов решетки. Эту точку зрения развил и количественно обосновал Я. И. Френкель. По Френкелю в реальных кристаллах, помимо обычных механических дефектов, могут существовать так называемые внутренние дефекты . Так, например, в отдельных узлах решетки может отсутствовать атом (ион), перешедший из узла решетки в междуузлие. При этом в решетке образуются два дефекта междуузельный атом (ион) и вакансия (незанятое место, откуда ушел в междуузлие атом). Такую пару принято называть дефектом по Френкелю (рис. 1-20,6). Междуузельный атом можно представить себе в виде атома испарившегося из узла решетки в междуузлие. Такой атом будет колебаться относительно нового положения равновесия до тех пор, пока под влиянием тепловых флуктуаций не переместится в следующее между-узельное положение. Благодаря тепловым флуктуациям междуузельный ион будет мигрировать в решетке. При встрече друг с другом междуузельный атом и вакансия рекомбинируют. Процесс образо- [c.41]

В полярных кристаллах дефекты по Шоттки возникают после ухода анионов и катионов лишь на поверхности внутренних трещин или иа поверхности кристалла. Согласно Ф. Зейтцу и другим исследователям внутренним источником (а также ловушками ) вакансий могут являться также более сложные дефекты — дислокации, которые в отличие от дефектов по Френкелю и ло Шоттки являются не точечными , а линейными дефектами кристаллической решетки, которые нарушают правильность чередования атомных плоскостей решетки. [c.42]

Френкелю. В галогенидах серебра, наоборот, для образования дефектов по Френкелю необходима меньшая энергия. В соответствии с теоретическими расчетами экспериментальные данные подтверждают, что электропроводность щелочно-галогенидных кристаллов связана с наличием дефектов по Френкелю. Дефекты решетки, рассмотренные выше, могут образовать комплексы (ассоциации). Наличие таких комплексов (например, в виде рядом расположенных вакансий противоположных знаков, или двухвалентной катионной примеси и катионной вакансии) может влиять на многие свойства кристаллов на низкотемпературную проводимость, на характер диэлектрических потерь и т. п. [c.44]

На основе исследований ионной проводимости и измерений плотности можно заключить, что для чистых щелочно-галоидных кристаллов наиболее типичными являются дефекты по Шоттки, а для чистых кристаллов галогенидов серебра — дефекты по Френкелю. Образование дефектов ио Шоттки понижает плотность кристалла из-за увеличения его объема ири постоянной массе. Образование дефектов по Френкелю не изменяет объема кристалла 2), и поэтому плотность остается неизменной. [c.663]

В галогенидах серебра имеются дефекты по Френкелю —это ионы серебра, сместившиеся в междоузлия, где они становятся более подвижными. Далее, под действием света освобождаются электроны, которые перемещаются в пределах кристалла и захватываются нейтральными атомами серебра, как и положительные ионы серебра, находящиеся в междоузлиях. Последовательное чередование указанных процессов приводит к росту зерен металлического серебра. Нельзя быть полностью уверенным в том, что рассмотренная модель процесса верна во всех деталях, хотя несомненно, что первичным процессом при поглощении света является образование дырок и электронов и что последние затем соединяются с ионами с образованием металлического серебра. Предполагается, например, что в отличие от рассмотренной выше последовательности присоединение Ag к нейтральной частице предшествует улавливанию электрона таким образом, детали начальной стадии образования нейтральной частицы остаются пока неясными. Частицы металлического серебра образуются предпочтительно на поверхности или, возможно, на дислокациях, где имеется необходимый свободный объем. По этой причине пластическая деформация облегчает выделение металлического серебра. Выведение находящихся в междоузлиях ионов серебра за счет их связывания со свободными электронами нарушает равновесие дефектов, что приводит к образованию дополнительного числа дефектов по [c.177]

В первом случае атом внедряется при переходе из узла решетки в междуузлие на месте ушедшего атома образуется вакансия. Этот тип дефекта называется дефектами Френкеля. Энергия образования этих дефектов примерно равна сумме энергии образования вакансии и внедрения. При образовании дефектов Френкеля энергия кристалла возрастает, так как атом проникает в область, где силы отталкивания между внедренным атомом и окружающими его атомами очень велики кристаллическая решетка металла упруго деформируется. [c.32]

Образование дефектов по Шоттки уменьшает плотность кристалла из-за увеличения его объема при постоянной массе. При образовании дефектов по Френкелю плотность остается неизменной, так как объем кристалла не изменяется. Измерения плотности свидетельствуют о том, что, например, для чистых щелочно-галоидных кристаллов доминируюш,ими дефектами являются дефекты по Шоттки, а для чистых кристаллов галогенидов серебра — дефекты по Френкелю. [c.88]

В бинарных кристаллах, например простейших типа АВ, дефекты по Френкелю и дефекты по Шотткй могут возникать как в подрешетке А, так и в подрешетке В. При этом возможно образование следующих типов точечных дефектов 1) вакансии в подрешетке Л 2) вакансии в подрешетке Б 3) парные дефекты (вакансия и междоузельный атом) в подрешетке А 4) парнке дефекты в подрешетке В 5) атомы подрешетки А, попавшие в междоузлия подрешетки В 6) атомы подрешетки В, внедренные в междоузлия подрешетки Л 7) атомы подрешетки Л, попавшие в вакансии подрешетки В 8) атомы подрешетки В, занимающие вакансии подрешетки Л. [c.93]

Выше отмечалось, что в ионных кристаллах обычно возникают не парные дефекты по Френкелю, а дефекты по Шоттки. Так, на-лример, в щелочно-галоидных кристаллах вакансия аниона (т. е. д. отсутствие отрицательного заряда ) дей- 3/ ствует как эффективный положительный за- [c.94]

В ионных кристаллах различают два принципиально различных вида микродефектов структуры. Один из них возникает в связи с тем, что некоторые ионы вследствие теплового движения смещаются из своих обычных положений в узлах решетки и проникают в междоузлия, оставляя при этом пустые узлы. Такие междо-узельные ионы и равные им по числу вакантные узлы были названы дефектами по Френкелю. Вакантные узлы обоих знаков в [c.99]

Существуют различные теории процесса плавления. Представления о локальном плавлении кристалла были развиты Леннард—Джонсом и Девонширом. По этой модели локальное разупорядочение объясняется расположением атомов по междоузлиям решетки (дефекты по Френкелю, см. 10.3.1). При температуре плавления Тил устанавливается равновесие между слегка разупорядо-ченным кристаллом (собственно кристаллом) и сильно разупорядоченным кристаллом (расплавом). [c.194]

До 1949 г. считалось определенно установленным, что в образовании скрытого изображения участвуют только дефекты по Френкелю , теория которых была разработана советским ученым Я. И. Френкелем еще в 1926 г. [1]. Существование этих дефектов было убедительно доказано также прямыми опытами Ту-бандта [2] и Вагнера и Байера [3]. Однако в 1949 г. Митчелл [4] привел ряд косвенных соображений в пользу существования в чистом бромистом серебре и в смешанных кристаллах бромистого и сернистого серебра так называемых дефектов по Шоттки . Согласно теории Митчелла, эти дефекты (вакантные галоидные узлы) и возникающие в их присутствии / -центры играют основную роль в образовании скрытого изображения. [c.4]

Вопрос о существовании и роли дефектов по Шоттки в смешанных кристаллах AgBr + А 28 еще не решен окончательно. Косвенные данные указывают на существование в этом случае заметной концентрации этих дефектов (вакантных бромных узлов) ). Зейтц [9] считает, что энергетические соображения заставляют принять преобладание дефектов по Френкелю, однако дефектам по Шоттки он придает также важцую роль в процессе фотолиза. [c.5]

В пределах возможных ошибок опыта экспериментальная кривая согласуется с кривой для кристалла, не содержащего дефектов или же содержащего только дефекты по Френкелю, а также с точками Р и R. Однако эта кривая заметно расходится с кривой, вытекающей из предположения Лоусона. Возможно, что все дефекты в решетке бромистого серебра являются дефектами по Френкелю, но если бы расхождение двух верхних кривых оказалось реальным, то это указывало бы на присутствие незначительной концентрации дефектов по Шотткп. В этом случае доля вакантных узлов может быть непосредственно определена из расхождения двух кривых по уравнению / = ЗДа/а. При [c.40]

Первые экспериментальные исследования фотохимических процессов в галоидном серебре, проведенные Хильшем и Полем [I], показали, что при облучении светом из полосы собственного поглощения происходит образование коллоидного серебра ). Наши исследования [2], особенно для случая бромистого серебра, содержащего типичный сенсибилизатор — сернистое серебро, — дали такие же результаты. Согласно этим измерениям, акт оптического поглощения связан с образованием коллоидных частиц. Присутствие атомарных центров, которые должны образовываться в качестве промежуточного продукта при освещении кристалла, не могло быть установлено. Такой результат не вызывает особого удивления, если считать, что в галоидном серебре содержатся дефекты по Френкелю [катионы в междуузлиях (Ag ) и вакантные катионные узлы (Ag )], что следует главным образом из работ Поста [3] и Вагнера [4]. Независимо от того, что уже одни чисто термодинамические соображения говорят против образования атомарных центров ), трудно допустить, что атом серебра [c.59]

Ф и г. 6. а — дефекты по Френкелю в катионной составляющей решетки ионного кристалла, например AgBr б — дефекты по Шоттки в ионном кристалле, например КВг. [c.139]

Равновесная концентрация дефектов определяется температурой кристалла. Френкель показал, что число атомов в междуузлиях (в единице объема кристалла) п определяется формулой [c.42]

Кения атомов. Ввиду экспоненциальной зависимости частоты пере-бросоз от глубины потенциальной ямы вероятность перебросов влево и вправо резко изменится. Атом, находящийся в более мелкой потенциальной яме /, будет иметь большую вероятность переброса (в направлении поля или в обратном направлении, в зависимости от знака носителя заряда), чем атом, находящийся в более глубокой яме 2. В результате этого будет наблюдаться дрейф (направленный -перенос) атомов (ионов) и через вещество будет протекать ток. Концентрация дефектов по Френкелю и по Шоттки зависит от температуры экспоненциально. Поэтому можно было бы ожидать, что в области низких температур проводимость ионных диэлектриков, таких как галогениды серебра или щелочно-галогенидные и щелочноземельно-галогенидные кристаллы, должна быть очень незначительной. Поскольку в этих кристаллах вплоть до очень высоких температур проводимость обусловлена в основном одним видом носителей (катионами), естественно ожидать, что для них должно выполняться соотношение вида [c.45]

Рис. 19.3. Схема, иллюстрирующая образование дефекта по Шоттки и дефекта по Френкелю в ионном кристалле. Стрелками показано направление смещения ионов. При образовании дефекта по Шоттки ион передвигается к поверхностн кристалла при образовании дефекта по Френкелю ион перемещается в междоузлие.

Дефекты по Френке,лю. Показать, что в состоянии равиовоспя и кристалле, имеющем N узлов и Ы возможных междоузлий, число дефектов по Френкелю п определяется соотношением [c.689]

Во-вторых, В узлах решетки, которые в идеальном кристалле заполнены, атомы могут отсутствовать. Точечные дефекты такого вида называют вакансиями. В элементарной ковалентной решетке отсутствие одного атома (электрически нейтрального) не вызывает существенных нарушений в общем балансе электрических зарядов в кристалле. Однако в ионном кристалле (если рассматривать его в целом) вакансии в катионной или анионной подрешетке должны быть каким-то образом электрически скомпенсированы. Это условие выполняется,, если имеется эквивалентное количество катионных и анионных ва кансий или если на каждую ионную вакансию приходится такое же число нонов того же знака в междоузлиях. Комбинацию вакансии и иона в междоузлиях называют дефектом по Френкелю, а комбинацию анионной и катионной вакансий —дефектом по Шоттки. Требование компенсации заряда, как мы в дальнейшем покажем, может быть также удовлетворено, если в кристалле содержится примесь атомов с валентностью, отличной от валентности атомов самой решетки. Наконец, компенсации можно достигнуть простым введением избыточных электронов или, наоборот, удалением их из кристалла. Если вакансия образуется в металле, то происходит одновременное удаление положительно заряженного иона и компенсирующего электрона (электронов). [c.53]

Парные дефекты Френкеля возникают легче в кристаллах, содержащих большие межатомные промежутки, чем в плотноупа-кованных. В последних для междоузельных атомов, попросту говоря, нет места. Примером кристаллов первого типа являются кристаллы со структурой алмаза и каменной соли, а кристаллов второго типа—металлы с плотной упаковкой. Так, например, маловероятно встретить при обычных условиях междоузельные атомы в гранецентрированных (ГЦК) металлах. Единственным типом меж- [c.86]

Отметим, что вакансии и межузельные атомы могут возникать двумя путями. Первый из них заключается в том, что какай-либо атом из узла решетки внутри кристалла, может, например, в результате теплового возбуждения перейти в соседнее межузельное положение. После этого возможна или рекомбинация, т. е. возвращение атома в свободный узел, пли переход его в более удаленное от вакансии межузельное положение. В последнем случае возникает пара точечных дефектов кристаллической решетки (в литературе часто называемая парой Френкеля) — вакансия и межузельный (или дислоцированный) атом ). Настоящая вакансия образуется лишь после того, как внедренный атом отойдет от нее с соседнего на более удаленное межузельное положение или вакансия заменится другим атомом, занимающим соседний с ней узел, в результате чего она удалится от внедренного атома. В дальнейшем внедренный атом может перемещаться мегкду узлами и вакансия может перемещаться по узлам, если ее будут замещать соседние атомы, находящиеся на узлах решетки. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока либо вакансия не встретится с внедренным атомом и не произойдет их рекомби- [c.36]

Роль электронов в металлах как фактора, определяющего их прочность и пластичность, подчеркивалась Я. И. Френкелем еще в ранних работах [1] на основе пористой электронной модели. Современные представления о реальной прочности металлов, учитывающие, с одной стороны, кооперативный характер процессов перемещения атомов при деформации, а с другой — локальный характер разрушения, не отрицают роли электронного фактора. Так, справедливо считается, что наблюдаемые различия прочностных характеристик кристаллов определяются их электронной структурой, а роль дефектов упаковки в механизме деформации и разрушения металлов и качественная связь энергии дефектов упаковки с характеристиками электронной структуры [2] общепринятые. Для дальнейшего развития этих представлений стала очевидной необходимость установления закономерностей взаимосвязи процессов деформации и разрушения с электронными свойствами самих дефектов, ответственных за прочностные свойства металлов [.3]. Со времени открытия явления взаимодействия позитронов с дефектами кристаллической решетки [4] стало понятным, что метод позитронной аннигиляции является уникальным для получения информации об электронной структуре дефектов [5]. В основе этой возможности лежит тот факт, что при наличии в кристал.те дефектов с концентрацией 10 все термализованные позитроны захватываются ими и аннигиляция с электронами в дефектах дает информацию об их электронной структуре. Если концентрация дефектов недостаточна, то в позитронную аннигиляцию будут вносить вклад как совершенные, так и дефектные области кристалла. Следовательно, использование метода электронно-позитронной аннигиляции для анализа структурного состояния в области дефектов, образующих- [c.139]

В отличие от закалки металлов с высоких температур при облучении образуется одинаковое количество вакансий и межузельных атомов. Если бы процесс нарушений при облучении сводился только к образованию пар Френкеля и их рекомбинации, то можно было бы относительно просто представить условия равновесной рекомбинации антинарушений и установить период самовосстановления структуры и свойств материала. В какой-то мере такая картина изменения дефектной структуры, по-видимому, может реализоваться после облучения до малых доз совершенных кристаллов ( усов ). В действительности даже при наличии только изолированных точечных дефектов в решетке реальных кристаллов наряду с рекомбинацией протекают более сложные процессы взаимодействия точечных дефектов друг с другом с образованием двойных, тройных и т. д. комплексов, кластеров. Каждый из первичных дефектов может взаимодействовать с примесными атомами, дислокациями, границами раздела. В результате этого возникают комплексы вакансия — атом примеси, внедренный атом — атом примеси, пороги и суперпороги на дислокациях, изменяется перераспределение элементов в растворе, состояние границ раздела, конфигурация дислокаций. [c.60]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...