Межстраничный дефект - Interstitial defect
Интерстициальный дефект представляет собой тип точки кристаллографической дефекта , где атом одного и того же или другого типа, как правило , занимает незанятый участок в кристаллической структуре . Когда атом принадлежит к тому же типу, что и уже присутствующие, это называется внутренним дефектом . С другой стороны, небольшие атомы в некоторых кристаллах могут занимать промежуточные позиции, такие как водород в палладии . Промежуточные элементы могут быть получены путем бомбардировки кристалла элементарными частицами, имеющими энергию выше порога смещения для этого кристалла, но они также могут существовать в небольших концентрациях в термодинамическое равновесие . Наличие межузельных дефектов может изменить физические и химические свойства материала.
Самостоятельные межстраничные объявления
Межузельные дефекты - это межузельные дефекты, которые содержат только те атомы, которые уже присутствуют в решетке.
Структура межузельных дефектов определена экспериментально в некоторых металлах и полупроводниках .
Вопреки тому, что можно было интуитивно ожидать, большинство межузельных атомов в металлах с известной структурой имеют «расщепленную» структуру, в которой два атома имеют один и тот же узел решетки. Обычно центр масс двух атомов находится в узле решетки, и они симметрично смещены от него по одному из основных направлений решетки . Например, в некоторых распространенных металлах с гранецентрированной кубической (ГЦК) структурой, таких как медь, никель и платина, структура основного состояния межузельного междоузлия представляет собой расщепленную [100] межузельную структуру, в которой два атома смещены в положительном и отрицательном направлении. [100] направление от узла решетки. В объемно-центрированном кубическом (ОЦК) железе межузельная структура в основном состоянии аналогична расщепленной межузельной структуре [110].
Эти разделенные промежутки часто называют промежутками гантелей, потому что нанесение двух атомов, образующих промежуток, с двумя большими сферами и толстой линией, соединяющей их, делает структуру похожей на подъемное устройство с гантелями .
В других ОЦК-металлах, помимо железа, структура основного состояния, как полагают недавние расчеты теории функционала плотности, представляет собой межузельное пространство краудиона [111], которое можно понимать как длинную цепочку (обычно около 10–20) атомов вдоль [ 111] направление решетки, сжатое по сравнению с идеальной решеткой, так что цепочка содержит один дополнительный атом.
В полупроводниках ситуация более сложная, поскольку дефекты могут быть заряженными, а разные зарядовые состояния могут иметь разную структуру. Например, в кремнии межузельное пространство может иметь расщепленную [110] структуру или тетраэдрическую истинно межузельную структуру.
Углерод, особенно в графите и алмазе, имеет ряд интересных межузельных атомов - недавно обнаруженные с использованием приближения локальной плотности - расчеты являются «спиро-процентилями» в графите, названными в честь спиропентана , поскольку межузельный атом углерода расположен между двумя базальными атомами. плоскости и скреплены по геометрии, подобной спиропентану.
Промежуточные примеси
Мелкие примесные межузельные атомы обычно находятся на истинных внерешеточных узлах между атомами решетки. Такие узлы могут характеризоваться симметрией положения междоузельного атома относительно ближайших к нему атомов решетки. Например, примесный атом I с 4 ближайшими атомами решетки A (на равных расстояниях) в ГЦК-решетке находится в положении тетраэдрической симметрии и, таким образом, может быть назван тетраэдрическим межузельным.
Крупные межузельные примеси также могут находиться в расщепленных межузельных конфигурациях вместе с атомом решетки, аналогично таковым у собственного межузельного атома.
Влияние межстраничных объявлений
Межстраничные вставки изменяют физические и химические свойства материалов.
- Межузельные атомы углерода играют решающую роль в свойствах и обработке сталей, в частности углеродистых сталей .
- Межузельные примеси могут использоваться, например, для хранения водорода в металлах.
- Кристаллическая решетка может расширяться с увеличением концентрации примесных междоузлий.
- Аморфизация полупроводников, таких как кремний, во время ионного облучения часто объясняется накоплением высокой концентрации междоузлий, что в конечном итоге приводит к коллапсу решетки, поскольку она становится нестабильной.
- Создание большого количества промежуточных частиц в твердом теле может привести к значительному накоплению энергии, что при выбросе может даже привести к серьезным авариям в некоторых старых типах ядерных реакторов ( эффект Вигнера ). Высокоэнергетические состояния могут быть освобождены путем отжига .
- По крайней мере, в решетке с ГЦК межузельные частицы оказывают сильное диаупругое смягчающее действие на материал.
- Было высказано предположение, что межузельные частицы связаны с началом плавления и стеклования .