Microsoft Word doc



Download 29,1 Mb.
Pdf ko'rish
bet19/67
Sana26.02.2022
Hajmi29,1 Mb.
#470153
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   ...   67
Bog'liq
tsaplin fotonika i optoinformatika vvedenie v specialnost

5.2. 
Дефекты
 
кристаллического
 
строения
 
В
реальных
кристаллах
всегда
имеются
дефекты

Дефекты
кристаллического
строения
подразделяют
по
геометрическим
признакам
на
точечные

линейные

поверхностные
и
объемные

Размеры
точечного
дефекта
близки
к
межатомному
расстоянию

У
линейных
дефектов
длина
на
несколько
порядков
больше
ши
-
рины

у
поверхностных
дефектов
мала
толщина

а
ширина
и
длина
больше
ее
на
несколько
порядков

Объемные
дефекты
имеют
значительные
размеры
во
всех
трех
направлениях

К
самым
простым
точечным
 
дефектам
относят
вакансии
 
и
межузельные
 
атомы
(
рис
. 5.6). 
Вакансия
представляет
собой
пустой
узел
кристаллической
решетки

межузельным
атомом
называют
атом

перемещенный
из
узла
в
позицию
между
узла
-
ми

Вакансии
и
межузельные
атомы
появляются
в
кристаллах
при
любой
температуре
выше
абсолютного
нуля
из
-
за
тепловых
колебаний
атомов

Рис
. 5.6. 
Точечные
дефекты
в
кристаллической
решетке

а
 – 
вакансия

б
 – 
межузельный
атом
Пересыщение
точечными
дефектами
возникает
при
резком
охлаждении
после
высокотемпературного
нагрева

при
пласти
-
ческом
деформировании
и
при
облучении
нейтронами

В
послед
-


90 
нем
случае
концентрация
вакансий
и
межузельных
атомов
одина
-
кова

выбитые
из
узлов
решетки
атомы
становятся
межузельны
-
ми

а
освободившиеся
узлы
становятся
вакансиями

С
течением
времени
избыток
вакансий
сверх
равновесной
концентрации
ис
-
чезает
на
свободных
поверхностях
кристалла

порах

границах
зе
-
рен
и
других
дефектах
решетки

Места

где
исчезают
вакансии

называют
стоками
 
вакансий

Убыль
вакансий
объясняется
их
подвижностью
и
непрерывным
перемещением
в
решетке

Сосед
-
ний
с
вакансией
атом
может
занять
ее
место
и
оставить
свобод
-
ным
свой
узел

в
который
затем
переходит
другой
атом

Чем
выше
температура

тем
больше
концентрация
вакан
-
сий
и
тем
чаще
они
переходят
от
узла
к
узлу

Вакансии
являют
-
ся
самой
важной
разновидностью
точечных
дефектов

они
уско
-
ряют
все
процессы

связанные
с
перемещениями
атомов

диффу
-
зию

спекание
порошков
и
т
.
д

Точечные
дефекты
вызывают
местное
искажение
кристал
-
лической
решетки

распространяющееся
обычно
на
несколько
соседних
атомных
слоев

Искажение
вокруг
межузельных
ато
-
мов
в
плотноупакованных
решетках
значительно
больше

чем
вокруг
вакансий

Линейные
 
дефекты
 
имеют
малые
размеры
в
двух
измерени
-
ях
и
большую
протяженность
в
третьем
измерении

К
ним
относят
-
ся
краевые
и
винтовые
дислокации

Краевая
 
дислокация
 (
рис
. 5.7, 
а

в

представляет
собой
ло
-
кализованное
искажение
кристаллической
решетки

вызванное
наличием
в
ней
«
лишней
» 
атомной
полуплоскости
или
экстра
-
плоскости

Наиболее
простой
и
наглядный
способ
образования
дислокации
в
кристалле
– 
сдвиг
на
одно
межатомное
расстояние
одной
части
кристалла
относительно
другой

Плоскость

в
которой
произошел
сдвиг

называют
плоско
-
стью
 
скольжения
,
 
а
линия
пересечения
экстраплоскости
с
плос
-
костью
скольжения
является
линией
дислокации

вдоль
которой
и
локализуется
искажение
кристаллической
решетки



91 
Рис
. 5.7. 
Краевая
(
а
– 
в

и
винтовая
(
г

д

дислокация

а
– 
сдвиг

создавший
краевую
дислокацию

τ
– 
сдвиговое
напряжение

стрелками
показано
направление
сдвига

б
 – 
пространственная
схема
краевой
дислокации

в
 – 
схема
расположения
атомов
у
краевой
дислокации

b – 
вектор
Бюргерса

г
 –
пространственная
модель
образования
винтовой
дислокации
EF 
в
результате
неполного
сдвига
по
плоскости
Q
;
 
д
 –
расположение
атомов
в
области
винтовой
дислокации
Размеры
дефекта
перпендикулярно
линии
дислокации
не
-
велики
и
не
превышают
пяти
межатомных
расстояний

Дисло
-
кационные
линии
не
обрываются
внутри
кристалла

они
выхо
-
дят
на
его
поверхность

заканчиваются
на
других
дислокациях
или
образуют
замкнутые
дислокационные
петли

Одним
из
параметров

характеризующих
поведение
дис
-
локации

является
вектор
 
Бюргерса
,
b
 
показывающий
величину
и
направление
сдвига
в
процессе
скольжения

Он
характеризует


92 
степень
искажения
кристаллической
решетки
вокруг
дислока
-
ции
(
упругая
энергия
искажения
пропорциональна
квадрату
вектора
Бюргерса
). 
Кроме
краевых
дислокаций

различают
еще
винтовые
 
дис
-
локации

На
рис
. 5.7, 
г
показана
пространственная
модель
вин
-
товой
дислокации

Это
прямая
линия
EF (
рис
. 5.7, 
д
),
 
вокруг
ко
-
торой
атомные
плоскости
изогнуты
по
винтовой
поверхности

Винтовая
дислокация
образована
неполным
сдвигом
кристалла
по
плоскости
Q. 
В
отличие
от
краевой
дислокации
винтовая
дислокация
параллельна
вектору
сдвига

Вокруг
дислокаций
на
протяжении
нескольких
межатом
-
ных
расстояний
возникают
искажения
решетки

Энергия
иска
-
жения
является
одной
из
важнейших
характеристик
дислокации
любого
типа

Критерием
этого
искажения
служит
вектор
Бюр
-
герса

В
краевой
дислокации
вектор
Бюргерса
перпендикулярен
линии
дислокации

а
в
винтовой
– 
параллелен
ей

Дислокации
образуются
при
кристаллизации
металлов

а
также
в
процессах
пластической
деформации
и
фазовых
пре
-
вращений

Дислокации
присутствуют
в
кристаллах
в
огромном
количестве
(10
6
…10
12
см
–2

и
обладают
легкой
подвижностью
и
способностью
к
размножению

Поверхностные
 
дефекты
 
малы
только
в
одном
измере
-
нии

Они
представляют
собой
поверхности
раздела
между
от
-
дельными
зернами
или
субзернами
в
поликристаллическом
материале

Субзерна
размерами
0,1…1,0 
мкм
разориентиро
-
ваны
относительно
друг
друга

границы
между
ними
имеют
дислокационный
характер
и
представляют
собой
дислокаци
-
онные
стенки

Объемные
 
дефекты
 –
это
поры

трещины

усадочные
де
-
фекты
и
т
.
п

Они
образуются
при
кристаллизации

фазовых
пре
-
вращениях

деформации
и
других
процессах



93 
5.3. 
Элементы
 
зонной
 
теории
 
При
связывании
атомов
и
формировании
твердого
тела
энер
-
гетические
уровни
отдельных
атомов
расширяются
и
образуют
зоны
с
щелями
между
ними

Если
изолированные
атомы
имеют
совпадающие
схемы
энергетических
уровней

то
при
сжатии
атома
в
кристаллической
решетке
энергетические
уровни
деформируются
,
смещаются
и
расширяются
в
зо
-
ны

образуя
зонный
 
энергетичес
-
кий
 
спектр
(
рис
. 5.8). 
При
этом
уровни
внешних
валентных
элек
-
тронов
расширяются

а
уровни
внутренних
электронов
расщеп
-
ляются
слабо

Электроны
могут
иметь
значения
энергии

только
лежа
-
щие
внутри
какой
-
либо
зоны
(
на
рис
. 5.8 
заштрихованы
). 
Таким
образом

из
энергетического
спек
-
тра
электронов
можно
выделить
три
зоны

валентную

образован

Рис
. 5.8. 
Уровни
энергии
свободного
атома
ную
из
энергетических
уровней
внутренних
электронов
свобод
-
ных
атомов
и
полностью
заполненную
электронами

в
нее
попа
-
дают
электроны

связывающие
кристалл
в
единое
целое

зону
проводимости
(
свободную
зону
), 
частично
заполненную
элек
-
тронами

образованную
из
энергетических
уровней
«
коллекти
-
визированных
электронов

запрещенную
зону
с
шириной
энерге
-
тической
щели

Е
. 
Зона
проводимости
расположена
по
энерги
-
ям
выше
валентной
зоны
и
отделена
от
нее
запрещенной
зоной

В
соответствии
с
взаимным
расположением
зон
все
твердые
тела
подразделяются
на
диэлектрики

полупроводники
и
проводники

У
диэлектриков
 
валентная
зона
заполнена
электронами

которые
не
могут
перемещаться

так
как
их
положения
зафикси
-
рованы
в
химических
связях

Зона
проводимости
расположена


94 
по
энергиям
намного
выше
валентной
зоны

как
показано
на
рис
. 5.9, 
а

так
что
она
недоступна
тепловым
флуктуациям
и
остается
практически
пустой

Другими
словами

при
комнат
-
ной
температуре
Т
 = 300 
К
тепловой
энергии
недостаточно
для
переброски
сколько
-
нибудь
значительной
части
электронов
из
ва
-
лентной
зоны
в
зону
проводимости

так
что
их
количество
в
по
-
следней
пренебрежимо
мало

Еще
один
вариант
изложения
этого
факта
таков

ширина
энергетической
щели

Е
 
много
больше
вели
-
чины
тепловой
энергии
k
Т
,
 
где
k – 
постоянная
Больцмана

Рис
. 5.9. 
Энергетические
зоны
в
диэлектрике
(
а
), 
собственном
полупроводнике
(
б

и
проводнике
(
в
). 
Наличие
электронов
в
зоне
обозначено
косой
штриховкой
У
полупроводников
щель
между
валентной
зоной
и
зоной
проводимости
много
меньше

как
показано
на
рис
. 5.9, 
б

так
что

Е
 

1
эВ
 
ближе
к
тепловой
энергии
kT 

10

4
эВ

При
комнат
-
ной
температуре
тепловое
возбуждение
может
забросить
Download 29,1 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   ...   67




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish