19.Механизмы диффузии в кристаллах. Хаотическая самодиффузия. Коэффициент хаотической самодиффузии.

Механизмы диффузии. 1)Вакансионный-дифундирующая частица движется по свободным местам в узлах решетки, это равносильно тому,что вакансия движется в противоположную сторону.2)Механизм междоузельный-ч-ца движется по междоузлиям кристалл решетки. 3)Механизм вытеснения(эстафетный)-междоузельная частица выпихивает частицу из узла в другое междоузлие, та точно также,и т.д. Вслучае поверхностной диффузии данная классификация не применима,происходят просто скачки частицы по активным центрам поверхности. Хаотическая самодиффузия. Чтобы ч-ца двигалась внутри кристалла ей постоянно надо преодолевать потенциальные барьеры сформированные частицами в узлах. Двигаясь частица проходит некий путь который складывается из длины отдельных скачков. Не зависимо от того двигается частица по вакансиям или междоузлиям длина одного скачка будет равна параметру решетки a (пример на рисунке 3 стрелочки одинаковые это эс, и одна стрелочка одинаковая а S1=S2=S3=a). Единственный скачок называется элементарным скачком.Длина пути пройденного частицей в конкретном направлении не будет равна сумме длин элементарных скачков,которые она совершила. В случае если ч-ца движется хаотически ее смещение вдоль какого-то направления задается средне-квадратичным смещением R²=nS²=na², R-среднеквадратичное смещение,n-число скачков.D=(1/6)(a²/t),t-время между скачками частицы. D-коэффициент хаотической самодиффузии показывает как быстро со временем меняется среднеквадратичное смещение частицы. фактически он показывает способность частиц кр-ла к самоперемешиванию.

20. Влияние температуры, нарушений стехиометрии и примесей на коэффициент хаотической самодиффузии.

Влияние температуры: В общем случае D=D₀exp(-Q/kT), D₀-фактор частоты который зависит от частоты собственн колебаний ч-ц в решетке. Q-некая энергия элементарного скачка а)доля диффузии по вакансиям D_0v=α∙a^2∙ν∙exp(ΔS_п+ΔS_v/k), б)D_0i= α∙a^2∙ν∙exp(ΔS_п/k).α-геометрический фактор учитывающий окружение движущейся частицы,и различие между параметром решетки и длиной скачка для данного кр-ла, a-параметр решетки. ν-собственная ч-та колебания ч-ц в решетке, зависит от температуры, в общем случае рассчитывается. ΔS_п-энергия образования переходного состояния,справочная величина. ΔS_v-энергия образования вакансий. Вывод: коэффициент хаотической самодиффузии экспоненциально зависит от температуры, с ростом температуры D-понижается. Влияние посторонних примесей: Пусть в кр-л попала примесь очень маленькой концентрации,пренебрежем диффузией собственно примеси. Возможно 2 ситуации:1)Примесь попадает в междоузлие образуя твердый р-р внедрения такой случай не сопровождается появлением новых вакансий в кр-ле,т.е. X_v остается прежним. Также в силу того, что примеси очень мало на фонебольшого кол-ва междоузлий, ее появление проходит незамеченным X_i фактически остается прежним, т.е. в данном случае примесь не влияет ни на частоту элементарного скачка, ни на параметр решетки, а значит не влияет и на D,данная ситуация справедлива только когда Xпримеси<<Xi. 2) Примесь попадая в кристалл встраивается в узлы, образуя твердые растворы замещения. В общем случае такая ситуация сопровождается появлением вакансий избыточных по сравнению с равновестной их концентрацией, т.е. меняется мольная доля вакансий, меняется частота перескока, следовательно меняется и D. Возможно 3 ситуации:1. Конц-я вакансий образовавшихся за счет внедрения примеси превышает конц-ю тепловых вакансий,такой случай характерен для низких температур,D фактически полностью определяется конц-ей сверхравновестных вакансий. 2. Если конц-я тепловых вакансий превышает конц-ю вакансий,образовавшихся в рез-те нанесения примеси, такой случай характерен для больших температур,когда тепловая разупорядоченность велика. 3. Конц-я тепловых вакансий сравнима с конц-ей вакансий образовавшихся в рез-те внедрения примеси. 1-участок хаотич с обственной самодиффузии. 2-переходная область. 3-область собственной хаотической самодиффузии. Влияние нарушений стехиометрии у меня нет