Дефекты кристаллической решетки (вакансии, дислокации)

Дефекты кристаллической решетки — это любые отклонения от идеального периодического строения крис­талла как макроскопических, так и атомных размеров. Раз­личают точечные, линейные, поверхностные и объемные дефекты. Нередко они образуют целые сети, упорядоченные по объему кристалла. Дефекты оказывают существенное влияние на пластические и прочностные ха­рактеристики твердых тел, приводят к изменению электропроводности, теплопроводности, магнитных и оп­тических свойств.

Удивительной может показаться роль, которую дефекты играют в протека­нии основных физических процессов в твердых телах. Встречаясь сравнительно редко, именно они могут кардинально изменять макроскопические свой­ства кристалла. Например, движение простейшего точечно­го дефекта — вакансии, соответствующей отсутствию атома в узле решетки, является главным механизмом диффузии в кристаллах. Внедрение в осво­бодившееся место чужеродно­го для решетки атома «приме­си» приводит к возникновению нового типа проводимости — примесной, которая может но­сить как электронный, так и дырочный характер. Такого ро­да дефекты специально созда­ют при изготовлении материа­лов для полупроводниковых приборов.

Количество вакансий в кристаллах металлов при комнатной температуре обычно не превышает 10¹² атомов. При температуре, близкой к температуре плавления, их число увели­чивается, но все равно ос­тается меньшим 1-2% от числа атомов. Плотность линейных дефектов оцени­вается по числу линий дис­локаций, пересекающих площадку 1 м² внутри крис­талла. Плотность дислока­ций меняется от 10⁶ для монокристаллов до 10¹⁶ для сильно искаженных решеток в металлах, под­вергнутых специальной механической обработке — наклепке. Материал с сайта http://worldof.school

Дислокации — это дефекты, представляющие собой линии, вдоль и вблизи которых нару­шено правильное расположение атомарных плоскостей. Дислокации вызы­вают напряжение кристалла, причем величина напряже­ния убывает обратно пропорционально расстоянию от дислокации. В результате между дислокациями возникают силы взаимодействия, приводящие к движению дефектов! Дислокации могут притягиваться и «аннигилировать» (ре­монтировать друг друга) или отталкиваться и уходить в глубь решетки. При перемещении дислокации в каждый момент времени разрываются и перераспределяются связи между атомами, расположенными вблизи линии дислокации. Это объясняет, почему пластическая деформация наступает для напряжений в тысячи раз меньших, чем было бы для идеаль­ного кристалла без дислокаций. Изменяя число и подвиж­ность дислокаций, можно варьировать «жесткость» кристал­ла, а следовательно, его механические свойства, такие как прочность и пластичность.

На этой странице материал по темам:

• Темы рефератов по физике конденсированного состояния

• Вакансии и дислокации в кристаллической решетке

• Сделать конспект на тему дефекты кристаллического развития

• Дефекты кристаллической решетки доклад