Дефекты кристаллической решетки

Дефекты в кристаллах подразделяются на точечные (нульмерные), одномерные (линейные) и двумерные (плоскостные).

Различают точечные дефекты энергетические, электронные и атомные. Энергетические дефекты (фононы) – временные искажения регулярности решетки кристалла, вызванные тепловым движением или воздействием различных радиаций – светового, рентгеновского и других излучений.

К электронным дефектам относятся избыточные электроны, недостаток электронов (незаполненные валентные связи в кристалле – дырки) и парные дефекты (экситоны), состоящие из электрона и дырки, связанные между собой кулоновскими силами.

Атомные дефекты бывают трех видов. Они проявляются в виде вакантных узлов (дефекты Шоттки) (рис. 3.7, а), в виде смещения атома из узла в междоузлие (дефекты Френкеля) (рис. 3.7, б), в виде внедрения в решетку чужеродного атома или иона (рис. 3.7, в).

Рисунок 3.7 – Атомные дефекты кристаллической решетки

К одномерным (линейным) дефектам относятся дислокации – геометрические нарушения строения кристаллической решетки, возникающие в процессе роста кристалла или его последующих деформаций. Простейшими случаями дислокаций являются краевая и винтовая. Краевая дисклокация возникает тогда, когда одна из атомных плоскостей обрывается внутри кристалла. Винтовая дисклокация возникает тогда, когда атомные плоскости так смещены, что одна атомная плоскость переходит в другую, образую винтовую поверхность. Область наибольших искажений решетки называется ядром дисклокации. Любая конкретная дислокация может быть представлена как сочетание краевой и винтовой дисклокаций.

К двумерным (плоскостным) дефектам относятся границы между зернами кристаллов, ряды линейных дисклокаций. Сама поверхность кристалла может рассматриваться как двумерный дефект.