Энергия дефектов нестехиометрии

Содержание

Слайд 2

Определение ΔНdefect , исходя из ΔН0fАВ Я.Л. Хариф Допущения: на pi-T-x

Определение ΔНdefect , исходя из ΔН0fАВ Я.Л. Хариф

Допущения:
на pi-T-x диаграмме

линия SАВ=V близка к линии δ=0
валовый состав АВ отвечает стехиометрии xA=xB
При растворении собственных компонентов А и В в кристалле АВ образуется по одному типу преобладающих дефектов
Слайд 3

Определение ΔНdefect , исходя из ΔН0fАВ Я.Л. Хариф В условиях конгруэнтной

Определение ΔНdefect , исходя из ΔН0fАВ Я.Л. Хариф

В условиях конгруэнтной сублимации

Диссоциация

АВ описывается уравнением

Выражаем рА через КАВ

Тогда концентрации компонентов А и В

Слайд 4

Определение ΔНdefect , исходя из ΔН0fАВ Я.Л. Хариф В условиях конгруэнтной сублимации Логарифмируем Тогда

Определение ΔНdefect , исходя из ΔН0fАВ Я.Л. Хариф

В условиях конгруэнтной сублимации

Логарифмируем

Тогда


Слайд 5

Определение ΔНdefect , исходя из ΔН0fАВ Я.Л. Хариф При дифференцировании по

Определение ΔНdefect , исходя из ΔН0fАВ Я.Л. Хариф

При дифференцировании по температуре

получаем

Получаем

С учетом того, что

Слайд 6

Определение ΔНdefect , исходя из ΔН0fАВ Я.Л. Хариф Для того, чтобы

Определение ΔНdefect , исходя из ΔН0fАВ Я.Л. Хариф

Для того, чтобы определить

стандартную энтальпию образования дефектов на основе компонента А (ΔHoA) в кристалле АВ необходимо знать
стандартную энтальпию образования дефектов на основе компонента В (ΔHoB)
стандартную энтальпию диссоциации соединения АВ – (ΔHoAB)
механизм образования обоих типов дефектов (параметры n и m)
Слайд 7

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад) Метод

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад)

Метод расчета

энергии образования дефектов, который основан на известных данных о
ширине области гомогенности нестехиометрической фазы

энтальпиях образования сопредельных с анализируемой фазах

Слайд 8

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад) При

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад)

При растворении

сверхстехиометрического металла в МеО2 протекает следующая реакция
Слайд 9

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад)

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад)

Слайд 10

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад) Константа

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад)

Константа равновесия

связана с энергией образования дефектов соотношением
Слайд 11

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад) На

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад)

На границе

области гомогенности устанавливается равновесие

С учетом того, что

получаем

Слайд 12

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад) На

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад)

На границе

области гомогенности предельная концентрация компонента А определяется уравнением
Слайд 13

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад) На

Связь энергии образования дефектов с интегральными термодинамическими свойствами веществ (П.Кофстад)

На границе

области гомогенности предельная концентрация компонента А определяется уравнением

Перейдем от свободной энергии Гиббса к энтальпийным и энтропийным компонентам с учетом следующего преобразования

Слайд 14

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Метод, основанный на анализе зависимости

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Метод, основанный на анализе зависимости xi=f(T)pi=const

Допустим,

что в бинарном кристалле АВ при растворении сверхстехиометрического компонента А образуются вакансии в подрешетке В.

После логарифмирования

Слайд 15

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Метод, основанный на анализе зависимости

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Метод, основанный на анализе зависимости xi=f(T)pi=const

Дифференциируем

по 1/T при фиксированном давлении пара компонента В (pB2=const)
Слайд 16

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Метод, основанный на анализе зависимости

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Метод, основанный на анализе зависимости xi=f(T)pi=const

Дифференциируем

по 1/T при фиксированном давлении пара компонента В (pB2=const)
Слайд 17

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Калориметрический метод Метод применим, если

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Калориметрический метод

Метод применим, если в уравнении,

описывающем концентрацию сверхстехиометрического компонента показатель степени при давлении близок к нулю

l – сумма стехиометрических коэффициентов исходных веществ
m – сумма стехиометрических коэффициентов продуктов реакции

Слайд 18

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Калориметрический метод Суть метода состоит в следующем:

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Калориметрический метод

Суть метода состоит в следующем:

Слайд 19

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Калориметрический метод

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Калориметрический метод

Слайд 20

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Калориметрический метод Из калориметрических измерений

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Калориметрический метод

Из калориметрических измерений находим

Q и рассчитываем энтальпию образования 1 моля дефектов
Слайд 21

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Калориметрический метод Ю.Д.Третьяков (FeAl) В

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Калориметрический метод Ю.Д.Третьяков (FeAl)

В интерметаллиде FeAl

образуются антиструктурные дефекты по реакции

Установлено, что

Тогда

Слайд 22

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Калориметрический метод Ю.Д.Третьяков (FeAl) Экспериментально

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Калориметрический метод Ю.Д.Третьяков (FeAl)

Экспериментально определяемая теплота

связана с энтальпией дефектов уравнением

При фактическом постоянстве энтропии с изменением температуры

Слайд 23

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Калориметрический метод Ю.Д.Третьяков (FeAl)

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Калориметрический метод Ю.Д.Третьяков (FeAl)

Слайд 24

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Метод, основанный на анализе зависимости

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Метод, основанный на анализе зависимости σ

= f ( T,pi )

Пусть в бинарном кристалле АВ при растворении сверхстехио-метрического компонента А образуются вакансии в подрешетке В.

Слайд 25

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Метод, основанный на анализе зависимости

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Метод, основанный на анализе зависимости σ

= f ( T,pi )
Слайд 26

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Метод, основанный на анализе зависимости

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Метод, основанный на анализе зависимости σ

= f ( T,pi )

При фиксированной температуре

Слайд 27

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Метод, основанный на анализе зависимости

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Метод, основанный на анализе зависимости σ

= f ( T,pi )
Слайд 28

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии Метод, основанный на анализе зависимости

Экспериментальные методы определения энергетики дефектов нестехиометрии

Метод, основанный на анализе зависимости σ

= f ( T,pi )

При фиксированном парциальном давлении пара компонента В имеем

Выражая константу дефектообразования через термохимические величины, имеем