Рисунок 1.2 − Класифікація кристалічних решіток
2.2.2 Ідеальні та реальні кристали, дефекти в кристалах
Ідеальний кристал - модель кристала, що представляє собою нескінченний кристал з досконалою тривимірної періодичною ґраткою в усьому своєму обсязі, що не містить домішок або структурних дефектів (вакансій, міжвузлових атомів, дислокацій та ін.). Ідеальний кристал фізична модель широко використовується в кристалографії і теорії твердого тіла. Відмінність реальних кристалів від ідеальних кристалів пов'язане з обмеженістю їх розмірів і наявністю дефектів. У реальних кристалах наявності деяких дефектів (наприклад домішок, міжкристалічних границь) можна практично повністю уникнути за допомогою спеціальних методів вирощування, відпалу або очищення. Однак при температурі Т> 0 К, в кристалах завжди є кінцева концентрація термоактивних вакансій і міжвузлових атомів, число яких експоненціально убуває з пониженням температури. Під реальним кристалом на мають увазі кристал з сукупністю всіх його структурних недосконалостей, які було перераховано вище.
Дефекти в кристалах. Будова реальних кристалів відрізняється від ідеальних. У реальних кристалах завжди містяться дефекти, які поділяють на точкові, лінійні, поверхневі та об'ємні. Розміри точкового дефекту близькі до міжатомній відстані. У лінійних дефектів довжина на кілька порядків більше ширини; у поверхневих дефектів мала товщина, але ширина і довжина більше її на кілька порядків. Об'ємні дефекти (пори, тріщини) мають значні розміри у всіх трьох напрямках. Дефекти зберігають рухливість, здатні переміщатися в кристалічній решітці і при зближенні взаємодіють між собою. У більшості випадків рухливість дефектів контролюється дифузією. Пересування дислокацій під дією напружень не пов'язане з масопереносом, дислокації рухливі і при низьких температурах, коли дифузія вже не має ніякого значення. До найпростіших точкових дефектів відносяться вакансії, міжвузлові атоми основної речовини, чужорідні атоми впровадження (рис.1.4) Вакансією називається порожній вузол кристалічної решітки, а міжвузловим атомом − атом, переміщений з вузла в позицію між вузлами. Вакансії і міжвузлові атоми з'являються в кристалах при будь-якій температурі вище абсолютного нуля через теплові коливань атомів. Кожній температурі відповідає рівноважна концентрація вакансій, а також міжвузлових атомів. Наприклад, в міді при 20-25 °С міститься 10
13% вакансій, а поблизу точки плавлення - вже 0,01% (Одна вакансія доводиться на 104 атомів). Перенасичення точковими дефектами досягається при різкому охолодженні після високотемпературного нагріву, при пластичній деформації і при опроміненні нейтронами. В останньому випадку концентрація вакансій і міжвузлових атомів однакова: вибиті з вузлів решітки атоми стають міжвузлових атомів, а вивільнені вузли стають вакансіями.
|
Скачать 1.22 Mb.