Точечные дефекты в кристаллах

Содержание

Слайд 2

Точечные дефекты в кристаллах Дефектами кристалла называют всякое нарушение трансляционной симметрии

Точечные дефекты в кристаллах

Дефектами кристалла называют всякое нарушение трансляционной симметрии кристалла

— идеальной периодичности кристаллической решётки.
Слайд 3

Виды точечных дефектов Вака́нсия (от лат. vacans — пустующий, свободный) —

Виды точечных дефектов

Вака́нсия (от лат. vacans — пустующий, свободный) — дефект кристалла, представляющий собой узел, в

котором отсутствует атом (ион).

 Междоузельный атом — точечный дефект кристаллической решётки, атом, который занимает промежуточное положение между узлами решётки.

а) вакансия; б) межузельный атом

Слайд 4

Я́ков Ильи́ч Фре́нкель (29 января (10 февраля) 1894, Ростов-на-Дону — 23

Я́ков Ильи́ч Фре́нкель (29 января (10 февраля) 1894, Ростов-на-Дону — 23

января 1952, Ленинград) — советский учёный, физик-теоретик. Он стал автором первого курса теоретической физики в СССР. За свои научные достижения он был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР в 1929 году.
В 1926 году вышла работа Я. И. Френкеля, в которой им была развита теория движения атомов и ионов в кристаллах и введено представление о новом типе дефектов кристаллической решётки, за которыми в литературе закрепилось наименование «дефектов по Френкелю».
В 1931 и 1936 годах опубликовал работы, в которых предсказал существование экситонов в полупроводниках, ввёл сам термин экситоны, и разработал для него теорию.
Слайд 5

Виды точечных дефектов Дефект по Френкелю - точечный дефект кристалла, представляющий

Виды точечных дефектов

Дефект по Френкелю - точечный дефект кристалла, представляющий собой

пару, состоящую из вакансии и междоузельного атома (иона).

Вакансия Na+ — дефект по Френкелю

Бездефектный кристалл NaCl

Слайд 6

Вальтер Герман Шоттки (нем. Walter Hermann Schottky; 23 июля 1886, Цюрих,

Вальтер Герман Шоттки (нем. Walter Hermann Schottky; 23 июля 1886, Цюрих,

Швейцария — 4 марта 1976, Прецфельд, Западная Германия) — немецкий физик, который в 1915 году изобрёл электронную лампу с экранирующей сеткой и в 1919 тетрод.
В 1924 году он, совместно с Э. Герлахом изобрёл электродинамический микрофон ленточного типа.
В 1935 году разработал новые представления о механизме образования вакансий атомов в кристаллах. Получающиеся таким способом дефекты в литературе именуют «дефектами по Шоттки».
В 1938 Шоттки сформулировал теорию, предсказывающую эффект Шоттки, сейчас используемый в диодах Шоттки.
Слайд 7

Виды точечных дефектов Дефе́кт по Шо́ттки — вакансия атома (иона) в

Виды точечных дефектов

Дефе́кт по Шо́ттки — вакансия атома (иона) в кристаллической

решётке, один из видов точечных дефектов в кристаллах, от дефекта по Френкелю отличается тем, что его образование не сопровождается возникновением междоузельного атома (иона)

Две вакансии противоположных знаков — дефект по Шоттки

Бездефектный кристалл NaCl

Слайд 8

Образование точечных дефектов Точечные дефекты в кристалле образуются в процессе роста, пластической деформации или термообработки.

Образование точечных дефектов

Точечные дефекты в кристалле образуются в процессе роста, пластической деформации или термообработки.

Слайд 9

Количество дефектов Вакансии всегда присутствуют в кристалле, находящемся в состоянии теплового

Количество дефектов

Вакансии всегда присутствуют в кристалле, находящемся в состоянии теплового равновесия.

Количество дефектов по Шоттки  , соответствующее температуре кристалла  , можно оценить с помощью формулы:
где N  — число ионов, Wn  — энергия, необходимая для удаления одного иона из узла кристаллической решётки, k  — постоянная Больцмана. При Е~1 эВ и Т~1000 К из формулы следует n/N~10-5.
Для оценки количества пар дефектов Френкеля служит другая формула:
где  N и m  — концентрации узлов и междоузельных положений соответственно, а W  — энергия, необходимая для перемещения атома из узла решётки в междоузлие.
Слайд 10

Центры окраски Центрами окраски называются комплексы точечных дефектов, обладающие собственной частотой

Центры окраски

Центрами окраски называются комплексы точечных дефектов, обладающие собственной частотой поглощения света и

соответственно изменяющие окраску кристалла.

Схема (а) и модель (б) F-центра

Слайд 11

Схема нескольких центров окраски в структуре типа NaCl

Схема нескольких центров окраски в структуре типа NaCl

Слайд 12

Влияние точечных дефектов на свойства кристаллов Плотность материала уменьшается при возрастании

Влияние точечных дефектов на свойства кристаллов

Плотность материала уменьшается при возрастании концентрации

вакансий.
Диффузия 
Очень велико влияние точечных дефектов на электропроводность кристалла
Ионная проводимость 
Слайд 13

Список литературы 1. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердоготела. Т.2. М.

Список литературы

1. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердоготела. Т.2. М. :Мир,

1979
2. Зиненко В.И., Сорокин Б.П., Турчин П.П., М.: Издательство Физико-математической литературы, 2001
3. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978
4. Маделунг О. Теория твердого тела. М.: Наука, 1980
5. Штремель М. А. Прочность сплавов. Ч. I. Дефекты решетки. М., 1982
6. Павлов П. В., Хохлов А. Ф. Физика твердого тела. — М.: Высшая школа, 2000. — 494 с