51.Точечные дефекты кристаллической решетки и их влияние на свойства материалов.

К ним относятся атомы инородных элементов (например при легировании), межузельные атомы (когда атомы покидают узлы и застревают в междоузлиях), вакансии. Точечные дефекты показаны на рисунке 10.

Рис. 10. Схематическое изображение точечных дефектов кристаллической решетки:

а) – вакансия, б) – межузельный атом, в) – чужеродный атом.

например, При наличии в кристаллической решетки вакансии атом может перескочить из узла решетки в вакантное место. поэтому вакансия смещается, и процесс продолжается(диффузия) то есть это перемещение атомов или движение вакансий. когда мы нагреваем материал,идет повышение температуры, связанная энергия системы падает,и растет концентрация вакансий, поэтому с ростом температуры диффузия «улучшается».

(Френкель считал)что касается межузельного атома,то при образовании вакансий атом из узла кристаллической решетки перепрыгивает в междоузлие, и появляется пара дефектов - вакансия и межузельный атом. по Шоттки,известно что энергия искажений решетки около межузельного атома намного больше энергии искажений вблизи вакансии. поэтому Атом выходя на поверхность кристалла образуюет вакансию,которая перемещается в глубь кристалла

В современном представлении, выяснили,что образование вакансий происходит за счет граница зерен или дислокаций

точечные дефекты влияют на диффузию,еще так же и на электрические свойства материала. В металлических материалах основным носителем заряда являются свободные электроны. Поскольку кристаллическая решетка металлов упакована плотно, то распространение электронов лучше всего представить в виде электронной волны. При взаимодействии электронной волны с узлами кристаллической решетки, электронная волна передает энергию ионам. тогда,Поглотив энергию электронной волны, ионы возбуждаются, и распространяют во все стороны дифрагированные электронные волны. Дифрагированные волны интерферируют, и образуется новая волна.Энергия волны пропорциональна квадрату ее амплитуды, и в правильной кристаллической решетке электронная волна движется без потерь, и удельное электрическое сопротивление равно нулю. если есть дефекты то смещаются некоторых ионы из равновесных положений, и дифрагированные волны становятся некогерентными ,в результате у металла удельное электросопротивление становится отличным от нуля

В материалах с ионной связью между атомами основным носителем заряда являются ионы. При появлении вакансий перемещение ионов идет легче, и падает удельное электросопротивление. При появлении в материале примесей кристаллическая решетка искажается, энергия материала повышается, ионам выходить легче из потенциальной ямы. Таким образом, появление любых точечных дефектов ведет к снижению электросопротивления материалов с ионной связью.

В материалах с ковалентной связью присутствие вакансий приводит к обрыву ковалентной связи и появляется атом неспаренного электрона. Наличие неспаренных электронов энергетически невыгодно, и атом теряет его. Таким образом, в материале появляются два носителя заряда: отрицательно заряженный свободный электрон и положительно заряженная дырка. Следовательно, увеличение концентрации вакансий ведет к падению удельного электрического сопротивления материалов с ковалентной связью.