Точечные дефекты по Френкелю

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]

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

Точечные дефекты Дефекты по Френкелю, дефекты по Шотт- [c.216]

ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ (ДЕФЕКТЫ ПО ФРЕНКЕЛЮ И ШОТТКИ) [c.217]

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]

В узлах кристаллической решетки атомы колеблются с частотой 10 3 (,-1 Благодаря колебательному движению, происходящему при любой температуре, атомы взаимодействуют, обмениваясь кинетической энергией. Средняя кинетическая энергия тепловых колебаний атомов равна 3/2 кТ. При комнатной температуре 3/2 кТ 0,03 эВ, что значительно меньше энергии, необходимой для образования точечных дефектов (1—4 эВ). Однако за счет флуктуации кинетической энергии (отклонения кинетической энергии от ее среднего значения) возможно преодоление атомом окружающих потенциальных барьеров. Вероятность такого акта увеличивается с повышением температуры по экспоненциальному закону. Если при этом происходит выход атома из узла кристаллической решетки в междоузлие, то образуются вакансия и межузельный атом ( парный дефект Френкеля ). [c.27]

На концентрацию дефектов типа Шоттки и Френкеля, кроме температуры, резко влияют облучение и пластическая деформация. Концентрация вакансий в первом приближении растет пропорционально деформации и может быть определена зависимостью 4-10 )е, где е выражено в процентах. Такие вакансии называются деформационными. Наибольшая их концентрация соответствует знакопеременному нагружению. При совместном влиянии высоких температур и большой степени пластической деформации концентрация вакансий может достигать (5—10) 10 , что дает концентрацию атомов, смещенных со своих мест, 2,5—5%. По-видимому, в этом случае вакансии могут оказывать влияние на процесс и механизм пластической деформации. Однако обычно влияние деформационных вакансий на прочность и пластичность металла невелико. Точечные дефекты, внесенные пластической деформацией и облучением, являются термодинамически неравновесными. [c.30]

Легче всего наглядно представить себе такие точечные дефекты, как отсутствующие ионы (вакансии), избыточные (междоузельные) ионы или же ионы другого типа (примеси замещения). Не столь очевиден случай, когда ион в идеальном кристалле отличается от своих соседей только возбуждением электронного состояния. Такой дефект называется экситоном Френкеля. Поскольку в возбужденном состоянии может находиться любой ион, а между внешними электронными оболочками ионов имеется сильное взаимодействие, энергия возбуждения может в реальной ситуации передаваться от одного иона к другому. Следовательно, перемещение экситона Френкеля по кристаллу не связано с изменением положения ионов, поэтому он (как и полярон) имеет гораздо большую подвижность, чем вакансии, междоузельные атомы и примеси замещения. В большинстве задач вообще не имеет смысла считать экситон локализованным. При более строгом описании электронную структуру кристалла, содержащего экситон, представляют как суперпозицию квантовомеханических состояний, в которой возбуждение с равной вероятностью может быть отнесено к любому иону в кристалле. Последний подход связан с представлением [c.244]

Тепловые колебания атомов. Любой кристалл, даже самый совершенный, можно представить идеальным (бездефектным) только при абсолютном нуле температуры. При Г > О К тепловое движение атомов приводит к возникновению точечных дефектов — вакансий, междоузельных атомов, дефектов Френкеля и т.д. При любой отличной от нуля температуре имеется некоторая равновесная концентрация дефектов, при которой полная энергия кристалла G = Н — TS минимальна (здесь G — потенциал Гиббса, Н — внутренняя энергия или энтальпия, 5 — энтропия). Действительно, рассмотрим, например, образование вакансий в идеальном кристалле при Т > 0. Пусть кристалл содержит N узлов в единице объема, в каждом из которых при О К расположен атом, и потенциал Гиббса системы в этом состоянии равен Gq. Пусть при повышении температуры за счет тепловых флуктуаций возникает Л д дефектов Шоттки в единице объема кристалла и теперь N атомов и Л д вакансий размещается по (Л + Л д) узлам. Образование Л д вакансий вызывает повышение G на [c.92]

Облучение. При облучении материала частицами высокой энергии (например, быстрыми электронами с энергией иЮО кэВ и выше) также возникают точечные дефекты. Такие дефекты называют радиационными дефектами [28]. Однако пороговая энергия образования этих дефектов составляет от 6 до 30 эВ, что выше энергии образования тепловых дефектов. Например, энергия образования радиационного дефекта Френкеля в кремнии равна 20.4 эВ при комнатной температуре. Это, по-видимому, обусловлено сложными лавинными процессами генерации дефектов первично выбитыми атомами. [c.95]

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]

Так как точечные дефекты имеют в трех кристаллографических нанравленнях атомарные размеры, их называют еще атомными дефектами. Дефекты по Френкелю и по Шоттки принципиально отличаются от линейных [c.217]

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]

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]

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]

ЛОМ С ТОЧКИ Зрения влияния фокусирующих столкновений на степень радиационного повреждения материалов следует отметить, что их роль является двоякой. Во-первых, на фокусировку столкновений расходуется часть энергии каскада и, следовательно, эта энергия не используется для образования смещений, в связи с чем число пар Френкеля будет меньше по сравнению с оценками для модели аморфной среды. Во-вторых, поскольку в результате образования динамического кроудиона вакансии и смещенный атом, составляющие пару Френкеля, оказываются на значительном удалении друг от друга, вероятность последующего уменьшения числа дефектов за счет взаимной аннигиляции должна быть меньше. Таким образом, предполагается, что фокусировка увеличивает степень радиационного повреждения в условиях, облегчающих взаимную рекомбинацию дефектов (высокие температуры облучения, отсутствие стоков), и, напротив, способствует снижению уровня повреждения, если точечные дефекты заморожены в решетке (низкая температура, наличие примесных атомов, большая плотность стоков и т. д.). [c.201]

Вакансия может образоваться в результате перехода атома из своего нормального положения в междоузлие. Вокруг возникших при этом точечных дефектов — вакансии V и межузель-ного атома 1 (дефект или пара Френкеля) — возникают искажения вследствие смещения ближайших соседей, которые по мере удаления от дефекта ослабевают (рис. 14). Вакансия может возникнуть и в результате ухода атома на поверхность кристалла (дефект по Шоттки). [c.44]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...