Вакансии II 233, 234. См. также Дефекты в кристаллах

Реально структура кристаллов отличается от приведенных идеальных схем, в них имеются дефекты. Точечными, нуль-мерными (по протяженности), дефектами являются пустые узлы, или вакансии (рис. 6, а) и межузельные атомы (рис. 6, б) число этих дефектов возрастает с повышением температуры. Важнейшими линейными (одномерными) дефектами являются дислокации (краевые и винтовые), представляющие как бы сдвиг части кристаллической решетки (см. линию ММ на рис. 6, в). Поверхностные (двухмерные) дефекты определяются наличием субзерен или блоков 1, 2 внутри кристалла (рис. 6, г), а также различной ориентацией кристаллических решеток зерен 3, 4 (рис. 6, д). По границам зерен решетка одного кристалла переходит в решетку другого, здесь нарушена симметрия расположения атомов. Дефекты кристаллов оказывают существенное влияние на механические, физические, химические и технологические свойства металлов (см. пр. 4). [c.19]

Вакансии П 233, 234. См. также Дефекты в кристаллах Валентные зоны 1155 в металлах 1197 волновые функции 1197—199 [c.402]

Вакансии II 233, 234. См. также Дефекты в кристаллах Валентные зоны I 155 в металлах I 197 волновые функции I 197—199 [c.393]

Ф. взаимодействуют также с различными дефектами кристалла вакансиями, дислокациями, инородными примесями, с границами кристаллитов и поверхностью всего образца. Дефекты увеличивают рассеяние и поглош,епие Ф. в кристалле. Наличие вакансий или примеси приводит при определённых условиях к появлению частот колебаний решётки, лежащих выше предельной со . [c.372]

В К. изучаются и различного рода дефекты крист, решётки центры окраски, вакансии, дислокации, дефекты упаковки, границы крист, блоков, зёрен, домены и т. д.) и их влияние на физ. св-ва кристаллов (на пластичность, прочность, электропроводность, люминесценцию, механич. добротность и т. д.). К задачам К. относится также поиск новых перспективных крист, материалов. [c.326]

Электропроводность полупроводников обычно зависит от наличия в них примесей и дефектов решетки и в определенном температурном интервале быстро увеличивается с ростом температуры. В гл. 3 мы показали, что примеси элементов П1 и V групп в решетке элементов IV группы являются соответственно акцепторами и донорами электронов. В полупроводниковых соединениях соответствующие примеси ведут себя аналогично. Вакансии также относятся к числу дефектов, оказывающих влияние на электропроводность. Энергию, необходимую для отрыва электрона от донора или присоединения электрона к акцептору, называют энергией ионизации примеси или дефекта. Энергетические уровни простых доноров и акцепторов расположены в запрещенной зоне, вблизи зоны проводимости и валентной зоны соответственно (рис. 37), а энергия ионизации определяется как разность энергии между примесным уровнем и соответствующей зоной. Если в кристалле одновременно присутствуют доноры и акцепторы электронов, то электроны с донорных уровней перейдут на акцепторные и не дадут никакого вклада в электропроводность поэтому число примесных носителей тока при одновременном присутствии доноров и акцепторов определится как (Ш]—[Л]), т. е. как разность концентраций доноров и акцепторов. Если Ш]>>ГЛ], полупроводник относится к [c.72]

Дислокации представляют собой дефекты кристаллического строения, вызывающие нарушения правильного расположения атомов на расстояниях, значительно больших, чем постоянная решетки. Они возникают случайно при росте кристалла и термодинамически неравновесны. Причинами образования дислокаций могут быть также конденсация вакансий, скопление примесей, действие высоких напряжений. Процесс преобразования скоплений точечных дефектов в линейные идет с уменьшением свободной энергии кристалла. [c.470]

Нетрудно убедиться в том, что формулы типа (3,67) справедливы в случаях вакансии и атома примеси на узле. Формулы (3,66) и (3,67) могут быть легко обобщены [43] также на случай, когда в кристалле имеется не один, а несколько одинаковых точечных дефектов с небольшой относительной концентрацией, занимающих ряд положений Г(. [c.75]

Как и точечные дефекты, дислокации могут перемеш,аться в объеме кристалла. Вдоль лишнего слоя атомов краевая дислокация перемещается лишь благодаря диффузии вакансий и внедренных атомов. В зону сжатия (см. рис. 2.11) преимущественно попадают вакансии, а в зону растяжения — внедренные атомы, которые пристраивается к кромке лишнего атомного слоя. Процесс диффузии протекает во времени, и краевая дислокация как бы переползает из одной плоскости частичного сдвига кристалла в другую. В сплавах типа твердых растворов атомы примесей также благодаря диффузии собираются около дислокаций, образуя облака примесей. Причем в зоне сжатия располагаются атомы примесей с меньшими радиусами, а в зоне растяжения —с большими. [c.85]

Попробуем оценить размеры вакансионных петель, которые могут образоваться вследствие пересыщения вакансиями при сжатии и служить в дальнейшем источниками образования и размножения дислокаций. Оценки проведем для двух случаев без учета наличия уже имеющихся в кристалле до деформации исходных ростовых петель и кластеров из точечных дефектов (А иВ кластеры), а также повышенной равновесной концентрации вакансий в поверхностном слое и с учетом этих факторов. В первом случае значение равновесной концентрации вакансий в Si получим из [357] [c.101]

По теории Кульман-Вильсдорф предпочтение отдается пересечению дислокаций с дислокационными сплетениями, также наблюдаемыми при электронномикроскопических исследованиях. Механизм образования дислокационных сплетений называют процессом ветвления . Он заключается в том, что движущиеся дислокации оставляют за собой пересекаемые дефекты, в результате чего позади движущейся дислокации образуются дислокационные диполи, вакансий и небольшие дислокационные петли, которые возникают в результате осаждения вакансий. Указанные дефекты искривляют прямолинейные дислокации этому способствует также поперечное скольжение. В конце концов первоначальная форма прямолинейных дислокаций настолько изменяется, что они принимают вид сплетений. Дислокационные сплетения распределены неравномерно. Поэтому на стадии / упрочнения дислокации заполняют места между сплетениями, т. е. свободные области кристалла, создавая квазиравномерную плотность сплетений. Затем на стадии II плотность сплетений в результате пересечения с движущимися дислокациями возрастает, расстояние между сплетениями уменьшается, вызывая рост деформирующего напряжения. При этом стадия III объясняется преобладанием поперечного скольжения. [c.213]

Дислокации — не единственные дефекты кристалла известны также вакансии и межузельные атомы, образующиеся при переходе атома из узла кристаллической решетки в пространство между узлами. Межузельные атомы образуются в кристалле самопроизвольно, вследствие термических флуктуаций. Поэтому число их зависит от температуры при пониже1п и температуры число вакансий и межузельных атомов в чистом, т. е. не содержащем примесей, кристалле убывает до нуля. Дислокации, наоборот, не исчезают с уменьшением температуры. Можно считать, что число дислокаций с изменением температуры меняется незначительно, если только температура достаточно удалена от температуры плавления. При приближении к точке плавления число дислокаций быстро уменьшается. Дислокации не возникают в кристалле сами по себе, они образуются в процессе образования кристалла или в результате внешнего воздействия на кристалл. Дислокации являются важными характеристиками кристаллического состояния. В ядре дислокации (т. е. в окрестностях ее оси) атомы смещаются из положения равновесия, и в решетке возникают внутренние напряжения. С этой точки зрения дислокацию можно считать источником внутренних напряжений. [c.368]

Механизмы Френкеля и Шоттки в реальных кристаллах могут действовать независимо, и одновременно, а оба типа точечных дефектов — атомы в междоузлии и вакансии, двигаясь по кристаллу, дают свой вклад в общий массоперенос (диффузию) [38, 39]. Большое влияние на массоперенос оказывают также инородные примеси, растворенные в кристалле. В этом случае наряду с вакансиями и междоузель-ными атомами следует учитывать еще один тип точечных дефектов кристаллической решетки — дефекты замещения. Этим термином обозначают узлы решетки, занятые атомами другого сорта. [c.34]

ДЕФЕКТЫ кристаллической решётки (от лат. (1е ес1из — недостаток, изъян), любое отклонение от её идеального периодич. ат. строения. Д. могут быть либо атомарного масштаба, либо макроскопич. размеров. Образуются в процессе кристаллизации, под влиянием тепловых, механич. и электрич. воздействий, а также при облучении нейтронами, эл-нами, рентг. лучами, УФ излучением (см. Радиационные дефекты), при введении примесей и т. п. Различают точечные Д., линейные Д., Д.,образующие в кристалле поверхности, и объёмные Д. Простейшим точечным Д. явл. вакансия — узел крист, решётки, в к-ром отсутствует атом. В кристаллах могут присутствовать чужеродные атомы или ионы, замещая осн. ч-цы, образующие кристалл (примесные), или внедряясь между ними (междоузлия). Точечными Д. явл. также собств. атомы или ионы, сместившиеся из норм, положений (междоузельные атомы), а также центры окраски — комбинации вакансий с электронами проводимости или с дырками и др. В ионных кристаллах точечные Д. возникают парами. Две вакансии противоположного знака образуют т. н. дефект Шотки. Пара, состоящая из междоузельного иона и оставленной им вакансии, наз. дефектом Френкеля. [c.152]

Другим видом локальных дефектов кристалла является анти-структурное разупорядочение в кристаллической решетке соединения типа АВ некоторое количество атомов Л занимают места атомов В, а равное количество атомов В занимают места атомов А. Совершенно ясно, что обмен местами между атомами А и В более вероятен в металлических сплавах, а не в ионных соединениях, где для этого надо преодолеть большие энергетические барьеры, обусловленные электростатическими силами. Этот вид дефектов наблюдается обычно в В12Тез и М 25п. Возможны также промежуточные типы нарушений, например, комбинация дефектов по Шоттки и антиструктурного раз-упорядочения. Так, в никель занимает часть мест, обычно занимаемых атомами алюминия, что приводит к образованию никелевых вакансий. [c.54]

Для упрощения расчетов сделаем несколько допущений. Так если температура достаточно высока, можно предположить, что все доноры ионизованы, так что [0+] [0]общ =соп51. Обычно можно также упростить условие электронейтральности, допустив, что в определенной ситуации один из членов каждой части уравнения (7.2) будет намного больше другого. Подобные упрощения помогут рассчитать относительные концентрации дефектов всех типов в широком интервале температур. Из большого числа возможных эффектов мы рассмотрим лишь те, которые наиболее важны и могут быть проверены простым экспериментом. В данном примере при низких температурах концентрация вакансий велика по сравнению с концентрацией вакансий в чистом кристалле, так как электроны, поставляемые донором, согласно уравнению (7.1, б), сдвигают электронно-дырочное равновесие (7.1, а) влево, уменьшая концентрацию дырок. В результате равновесие процессов, описываемых уравнениями (7.1,г) и (7.1, в) сдвигается вправо, что можно показать с помощью-следующих уравнений [c.123]

Во многих твердых телах при комнатной или даже более низкой температуре первичные дефекты (вакансии и мел<доузельные атомы), мигрируя по кристаллу, могут аннигилировать путем рекомбинации, а также объединяться в более устойчивые вторичные дефекты. Окончательный состав дефектов, их концентрация и распределение по глубине мишени зависят от числа и распределения первоначально смещенных атомов, а также от природы кристалла. [c.96]

Как известно [75, 76], пластическая деформация материалов приводит к значительному увеличению плотности таких дефектов, как дислокации (или их скопления), дефекты упаковки, вакансии (или нх комплексы), междоузельные атомы и т.д. Поля искажений этих дефектов кристаллического строения вызывают смещения атомов из узлов, что приводит к упругим микродеформациям. Если размер блоков достаточно мал (-10" см), это приводит к заметному расширению дифракционных пиков на дифрактограммс. Наличие в поликристал-лическом образце микроискажений (т.е. присутствие кристаллов с вариацией периода решетки) также приводит к расширению пиков на дифрактограмме. В настояи ,ее время развит1)1 три метода (аппроксимации или интегральной ширины, гармонический анализ формы рентгеновских линий, метод моментов), основанные на анализе формы дифракционных линий, с помощью которых могут быть найдены размеры блоков и величина микродеформаций в случае их раздельного и совместного присутствия в исследуемом образце. Зачастую имеется однозначная связь между величиной микродеформаций и плотностью хаотически распределенных дислокаций. [c.160]

К дефектам относятся также вакансии, т. е. не занятые атомом узлы решетки (рис. 1). Сама поверхность кристалла таклш яв.ляется нарушением правильности его периодического строения. [c.23]

Локальные давления в кристаллической решетке возникают также в окрестности точечных дефектов — вакансий и примесных атомов. Связанная с вакансиями избыточная энергия решетки не превосходит 1 эВ на одну вакансию, т. е. почти на порядок меньше, чем для единичной Дислокации. Хотя суммарная энергия кристалла, связанная с вакансиями, может достигать существенной величины, эффект их влияния на растворение ничтожно мал. Действительно, подстановка этого значения энергии моновакансии в уравнения, аналогичные (111), дает совершенно ничтожную величину эффекта, а образование дивакансий, тривакан-сий и т. д. ничего не меняет, поскольку в отличие от плоских скоплений дислокаций энергия каждой кооперированной вакансии меньше, чем изолированной. Во всяком случае эффект не может превосходить величины, соответствующей равномерно распределенным в объеме дислокациям. [c.114]

Известно, что кристаллы металлов имеют дефекты. К ним относятся вакансии, т. е. пустые (незанятые атомом) места в узлах кристаллической решетки, а также смещения, обусловл н-ные сдвигом атома из узла в межузлие. G повышением температуры количество вакансий и смещений увеличивается. Металлы содержат также примеси инородных атомов, вызывающие искажения кристаллической решетки. К наиболее важным дефектам кристаллической решетки следует отнести дислокации (линейные дефекты, имеющие значительно большую протяженность в одном измерении по отношению к любому другому, перпендикулярному к нему). Они бывают краевыми, винтовыми, смещенными И др. , [c.11]

Несмотря на высокую прочность в плоскости атомных слоев, кристалл может быть легко изогнут вследствие низкого модуля сдвига. Межслоевой сдвиг затрудняется при введении в кристаллическую решетку дефектов. Дефекты внутри слоев типа вакансий, внедрений, дисклинациий и дефекты упаковки соседних слоев приводят к возрастанию межслоевого расстояния. Внутрислоевые и межслоевые дефекты часто взаимосвязаны, поскольку дефекты внутри слоя могут приводить к неправильной упаковке соседних слоев, а вследствие того и к возрастанию межслоевого расстояния, что вызывает неполную делокализацию л-электронов и затрудняет межслоевой сдвиг. Дисклинации также препятствуют сдвигу и приводят к появлению вакансий и неправильной упаковке соседних слоев. [c.15]

Носители заряда в М.— электроны проводимости с энергией, близкой к Причиной сопротивления служит рассеяние электронов на любых нарушениях периодичности кристаллич. решётки. Это тепловые колебания ионов (фононы), сами электроны (см. Межэяект-ронное рассеяние), а также разл. дефекты — примесные атомы, вакансии (сечение рассеяния 10 —10 см ), дислокации (сечение 10 —10 см ), границы кристаллов и образца (см. Рассеяние носителей заряда). [c.117]

Типы и концентрация устойчивых Р. д. определяются как условиями облучения, так и свойствами самих твёрдых тел. При этом для лёгких частиц и фотонов не слишком высоких анергий наиб, характерно образование устойчивых точечных дефектов (изолиров. вакансии или междоузельные атомы, дивакансии, комплексы компонентов пары Френкеля с примесными атомами и т. п.). При облучении нейтронами устойчивый кластер представляет собой дпваканспонное ядро, окружённое примесно-дефектными комплексами. При ионной бомбардировке плотность точечных дефектов в кластере больше, чем при нейтронной, и она тем выше, чем больше масса иона. При этом важную роль в формировании устойчивых кластеров играет процесс пространственного разделения вакансий п междоузельных атомов, предшествующий стадии квазихим. реакций. В силу этого устойчивые кластеры, возникающие при ионной бомбардировке, имеют более сложную структуру II состоят из вакансионных комплексов с разл. числом вакансий, примесно-дефектных комплексов, а также атомов внедрённой примеси. При облучении кристаллов тяжёлыми ионами устойчивые кластеры представляют собой локальные аморфные области. [c.204]

ЦЕНТРЫ ОКРАСКИ—дефекты кристаллич. решётки, поглощающие свет в спектральной области, в к-рой собств. поглощение кристалла отсутствует (см. Спектры кристаллов). Первоначально термин Ц. о. относили только к т. н. / -центрам (от нем. Farbenzentren), обнаруженным в 1930-х гг. в шёлочно-галоидных кристаллах Р. В. Полем (R. W. Pbhl) с сотрудниками и представляющим собой анионные вакансии, захватившие электрон. В дальнейшем под Ц. о. стали понимать любые точечные дефекты, поглощающие свет вне области собств. поглощения кристалла,— катионные и анионные вакансии, междо-узельные ионы (собственные Ц. о.), а также примесные атомы и ионы (примесные Ц. о.), Ц. о. обнаруживаются во мн. неорганич. кристаллах и стёклах, а также в природных минералах. [c.426]

В результате растворения инте.рметаллида и диффузионного перераспределения атомов хрома, никеля и вольфрама в нихромовой матрице образуется диффузионная зона, о глубине которой можно судить по различной травимости матрицы, а также по изменению микротвердости. Диффузионная зона в нихроме расширяется в основном за счет диффузионного проникновения вольфрама в нихром. Удаление атомов хрома и никеля из нихрома в интерметаллидную зону и волокно при 1100—1200° С происходит относительно легко. Результатом диффузионного взаимодействия волокна, интерметаллида и матрицы, наряду с потоками атомов хрома, никеля и вольфрама является и поток вакансий. Избыточные вакансии конденсируют на межфазных и межзеренных границах и дефектах в объеме кристаллов [c.192]

Основную роль в образовании ростовых микродефектов в выращиваемых монокристаллах играют СТД — вакансии и межузельные атомы. В реальных условиях выращивания монокристаллов, уже на достаточно малых расстояниях от фронта кристаллизации возникают значительные пересыщения по СТД, обусловленные резкой температурной зависимостью их равновесных концентраций в алмазоподобных полупроводниках. Образующиеся избыточные неравновесные СТД аннигилируют на стоках, в качестве которых выступают боковая поверхность слитка и присутствующие в его объеме более крупномасштабные дефекты, прежде всего, дислокации. По отношению к СТд дислокации являются практически ненасыщаемыми стоками. С учетом высокой подвижности СТД при высоких температурах сток на дислокации (при достаточно высокой плотности последних в кристалле) играет основную роль в снятии пересыщения. Однако бездислокационные монокристаллы лишены такого рода эффективных внутренних стоков, а боковая поверхность слитка в силу чисто диффузионных ограничений не может обеспечить снятия пересыщения. В результате, в объеме кристалла образуются пересыщенные твердые растворы СТД, которые в процессе посткристаллизацион-ного охлаждения распадаются с образованием специфических агрегатов, получивших название микродефекты . Следует отметить, что в литературе отсутствует единая точка зрения по поводу определения понятия микродефект . Под этим термином мы будем понимать локальные нарушения периодичности кристаллической решетки, представляющие собой скопления точечных дефектов (собственных или примесных), не нарушающие фазового состояния основного вещества, а также дисперсные выделения второй фазы микронных и субмикронных размеров. [c.48]

Во втором случае схема микродефектообразования выглядит пример-) следующим образом избыточные ВУ скопление ВУ дисперс->ie выделения В . Так как при наличии в кристаллах избыточных ато-эв элемента V группы в кристаллической решетке соединения наряду атомами в соизмеримых концентрациях присутствуют вакансии в )дрешетке элемента III группы, то и в данном случае в процессе рас-ща возможно образование вакансионных микропор, а также соответ-в>тощих антиструктурных дефектов. [c.57]

Изменение параметра решетки в приповерхностном слое рассматривается в [434] как один из видов "сторонней деформации кристалла, т.е. деформации, обусловленной иными причинами, чем внешнее напряжение сдвига. Так как упругая деформация, отвечающая теоретическому сопротивлению сдвига, составляет 3-5%, автор [434] приходит к заключению, что в поверхностном слое кристалла, где осуществлена деформация 3—10%, должно происходить термофлуктуационное зарождение дислока-ЦИ0Ш1ЫХ петель при малом внешнем приложенном напряжении. Кроме того, следует заметить, что даже такой очень малой по глубине от поверхности области аномалии в динамических параметрах решетки вполне достаточно для облегченных условий зарождения одиночного или двойного перегиба при движении дислокаций (см. п. 5.2), а также для снижения энергии образования точечных дефектов, в частности, вакансий, которые, как будет показано в а. 5.2, выше температурного порога хрупкости Г р контролируют движение дислокаций в модели с консервативно движущимися ступеньками, а ниже Гкр целиком определяют механизм низкотемпературной микропластичности в области низких и средних величин нагфяжений (см. гл. 7). [c.132]

Первый член в правой части (7.4) представляет собой энергию упругого взаимодействия частицы с петлей второй — энергию дислокационной петли, третий — энергию, связанную с изменением концентрации точечных дефектов. Из этого выражения следует, что зарождение петли требует термоактивируемого преодоления энергетического барьера, который существенно зависит от параметра 1п(с/со), определяемого вакансионным пересыщением в случае образования вакансионной петли и вакансионным недосы-щением 1п(со/с) в случае образования петли внедрения. Как было показано в [601], экспериментально наблюдаемой высоте энергетического барьера 7 эВ соответствует значение параметра 1п(со/с) - 15. Это указывает на то, что вблизи частиц выделений практически нет свободных вакансий. При отжиге в электронном микроскопе тонкой фольги (до 3 мкм), приготовленной из закаленного кристалла, процесс образования дефектов развивается иначе [602]. В первые минуты отжига наблюдается образование преципитатов, однако в дальнейшем петли ими не генерируются. По-видимому, снятие напряжений около частиц обеспечивается вакансиями, диффундирующими к преципитатам с поверхности фольги, и отсутствует необходимость создания внутренних источников вакансий в виде дислокационных петель. Это, очевидно, также указывает на то, что для возникновения петель внедрения, помимо упругих напряжений, необходимо вакан-сионное недосыщение, которое в тонкой фольге не может достигнуть критической величины, необходимой для зарождения петли, из-за поверхности, являющейся источником вакансий. [c.205]

Однако известно [358, 637, 638], что если кислород и является неподвижным при комнатной температуре, то он может образовывать различные виды комплексов, захватывая подвижные дефекты, например, вакансии, которые могут иметь различное зарядовое состояние V , V , V , так же как и дивакансии V2, V2, Например,в [637] концентрация кислорода в кристалле резко падала при нейтронном облучении Si при 40—60° С, вследствие образования Л-центров (комплекс вакансия—кислород). Из опытов по электронному облучению Si и Ge [358] также следует, что вакансии мигрируют и захватываются атомами кислорода при температурах существенно ниже комнатной, так как энергия миграции их очень мала. При этом время захвата равно t = (4ттгОМ(,у [638], где Nq - концентрация центров кислорода г — радиус захвата ( 3 -10 См). Приняв для Ge при 20°С D = 4,3-10" см /с и 7Vo=4-10 см , получим f = 1,55 Ю- с. Таким образом, не только изменением концентрации одних вакансий можно объяснить акцепторное действие микродеформации, но и образованием вакансионно-кислородных комплексов указанного типа. [c.221]

Как уже отмечалось в п.4.3 и 7.2, наряду с чисто гетерогенным зарождением дислокаций по модели призматического вьщавливания их на включениях в определенном интервале действующих напряжений и температур может иметь место конденсационный механизм образования петель, размер которых определяется степенью деформационного пересыщения по точечным дефектам и процессами неконсервативного движения дислокаций. В работах [497 -500, 595, 607, 608] была весьма убедительно продемонстрирована начальная стадия работы источников Франка-Рида на так называемых Л-кластерах, т.е. ростовых петлях вакансионного и внедренного типа. Таким образом, основными центрами зарождения и размножения дислокаций в полупроводниковых кристаллах являются скопления вакансий, меж-узельных атомов, а также преципитатов примесей, возникающих при распаде пересыщенного твердого раствора. Однако в дополнение указанного авторами [497-500, 595, 607, 608] механизма размножения следует также отметить тот факт, что генерация дислокаций от ростового типа гетерогенностей в общем случае, по-видимому, все же является частным вариантом размножения. [c.243]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...