Дефекты в кристаллах

Дефекты (далее Д)в (от лат. defectus - недостаток, изъян), нарушения периодичности структуры в реальных монокристаллах. В идеализированных структурах занимают строго определенные положения, образуя правильные трехмерные решетки ( решетки). В реальных (природных и искусственно выращенных) наблюдаются обычно различные отступления от правильного расположения или ионов (или их групп). Такие нарушения могут быть либо масштаба, либо макроскопических размеров, заметные даже невооруженным глазом (см. Д металлов). Помимо статических дефектов, существуют отклонения от идеальной решетки другого рода, связанные с тепловыми колебаниями частиц, составляющих решетку (динамические дефекты, см. Колебания кристаллической решетки).

Д. в к. образуются в процессе их роста (см. Кристаллизация), под влиянием тепловых, механических и электрических воздействий, а также при облучении нейтронами, электронами, рентгеновскими лучами, ультрафиолетовым излучением (радиационные дефекты) и т.п.

Различают точечные дефекты (нульмерные), линейные (одномерные), дефекты, образующие в поверхности (двумерные), и объемные дефекты (трехмерные). У одномерного дефекта в одном направлении размер значительно больше, чем расстояние между соседними одноименными (параметр решетки), а в двух других направлениях - того же порядка. У двумерного дефекта в двух направлениях размеры больше, чем расстояние между ближайшими и т.д.

Точечные дефекты. Часть или ионов может отсутствовать на местах, соответствующих идеальной схеме решетки. Такие дефектные места называются вакансиями. В могут присутствовать чужеродные (примесные) или ионы, замещая основные частицы, образующие или внедряясь между ними. Точечными Д. в к. являются также собственные или ионы, сместившиеся из нормальных положений (межузельные и ионы), а также центры окраски - комбинации вакансий с электронами проводимости (-центры), с примесными и электронами проводимости (Z-центры) либо с дырками (-центры). Центры окраски могут быть вызваны облучением
В ионных кристаллах, образованных частицами двух сортов (положительными и отрицательными), точечные дефекты возникают парами. Две вакансии противоположного знака образуют дефект по Шотки. Пара, состоящая из межузельного иона и оставленной им вакансии, называется дефектом по Френкелю.

в располагаются на равном расстоянии друг от друга рядами, вытянутыми вдоль определенных направлений. Если один сместится из своего положения под ударом налетевшей частицы, вызванной облучением, он может, в свою очередь, сместить соседний и т.д. Таким образом смещенным окажется целый ряд причем на каком-то отрезке ряда один окажется лишним. Такое нарушение в расположении или ионов вдоль определенных направлений с появлением лишнего или иона на отдельном участке ряда называется краудионом. Облучение выводит из положения равновесия или ионы и в др. направлениях, причем движение передается по эстафете все более далеко отстоящим По мере удаления от места столкновения налетевшей частицы с передача импульса оказывается локализованной (сфокусированной) вдоль наиболее плотно упакованных направлений. Такая эстафетная передача импульса налетевшей частицы ионам или с постоянной фокусировкой импульса вдоль плотно упакованных рядов называется фокусоном.

Линейные дефекты. В реальных некоторые плоскости могут обрываться. Края таких оборванных (лишних) плоскостей образуют краевые дислокации. Существуют также винтовые дислокации, связанные с закручиванием плоскостей в виде винтовой лестницы, а также более сложные типы дислокаций. Иногда линейные Д. в к. образуются из скопления точечных дефектов, расположенных цепочками (см. Дислокации).

Двумерные дефекты. Такими Д. в к. являются границы между участками повернутыми на разные (малые) углы по отношению друг к другу; границы двойников (см. Двойникование), дефекты упаковки (одноатомные двойниковые слои), границы электрических и доменов, антифазные границы в сплавах, границы включений другой фазы (например, мартенситной), границы зерен (кристаллитов) в агрегатах Многие из поверхностных дефектов представляют собой ряды и сетки дислокаций, а совокупность таких сеток образует в поликристаллах границы зерен; на этих границах собираются примесные и инородные частицы.

Объемные дефекты. К ним относятся скопления вакансий, образующие поры и каналы; частицы, оседающие на различных дефектах (декорирующие), например пузырьки газов, пузырьки маточного раствора; скопления примесей в виде секторов (песочных часов) и зон роста.

В дефекты вызывают упругие искажения структуры, обусловливающие, в свою очередь, появление внутренних механических напряжений (см. Напряжение механическое). Например, точечные дефекты, взаимодействуя с дислокациями, упрочняют или разупрочняют Д. в к. влияют на спектры поглощения, спектры люминесценции, рассеяние света в и т.д., изменяют электропроводность, теплопроводность, сегнетоэлектрические свойства (см. Сегнетоэлектрики), свойства и т.п. Подвижность дислокаций определяет пластичность скопления дислокаций вызывают появление внутренних напряжений и разрушение Дислокации являются местами скопления примесей. Дислокации препятствуют процессам намагничивания и электрической поляризации благодаря взаимодействию с границами доменов. Объемные дефекты снижают пластичность, влияют на прочность, на электрические, оптические и свойства так же, как и дислокации.

Лит.: Бюрен Х. Г. ван, Д в пер. с англ., М., 1962; Халл Д., Введение в дислокации, пер. с англ., М., 1968; Вакансии и другие точечные дефекты в металлах и сплавах, М., 1961; Некоторые вопросы физики пластичности М., 1960; Гегузин Я. Е., Макроскопические дефекты в металлах, М., 1962; Методы и приборы для контроля качества рубина, М., 1968; Шаскольская М. П., физическая М., 1972 (в печати).

М. В. Классен-Неклюдова, А. А. Урусовская.

	Copyright © 1999-2023 Oval.ru, All Rights Reserved.