Дефект вакансии - Vacancy defect

Электронная микроскопия вакансий серы в монослое из дисульфида молибдена . Правый кружок указывает на дивакансию, т. Е. Атомы серы отсутствуют как над, так и под слоем Мо. Остальные кружки - одиночные вакансии, т. Е. Атомы серы отсутствуют только над или под слоем Mo. Шкала шкалы: 1 нм.

В кристаллографии , A вакансия представляет собой тип точечного дефекта в кристалле , где атом не хватает одного из решетчатых сайтов. Кристаллы по своей природе обладают дефектами, иногда называемыми кристаллическими дефектами . Он также известен как дефект Шоттки , хотя в ионных кристаллах концепции не идентичны.

Вакансии естественным образом возникают во всех кристаллических материалах. При любой заданной температуре, вплоть до точки плавления материала, существует равновесная концентрация (отношение свободных узлов решетки к узлам, содержащим атомы). При температуре плавления некоторых металлов соотношение может составлять примерно 1: 1000. Эта температурная зависимость может быть смоделирована следующим образом:

${\ Displaystyle N _ {\ rm {v}} = N \ exp (-Q _ {\ rm {v}} / k _ {\ rm {B}} T)}$

где N _v - концентрация вакансии, Q _v - энергия, необходимая для образования вакансии, k _B - постоянная Больцмана , T - абсолютная температура, а N - концентрация атомных узлов, т.е.

${\ Displaystyle N = \ rho N _ {\ rm {A}} / A}$

где ρ - плотность, N _- постоянная Авогадро , A - атомная масса.

Это простейший точечный дефект. В этой системе атом отсутствует в его обычном атомном узле. Вакансии образуются во время затвердевания из-за колебаний атомов, локальной перегруппировки атомов, пластической деформации и ионной бомбардировки.

Создание вакансии можно просто смоделировать, учитывая энергию, необходимую для разрыва связей между атомом внутри кристалла и его ближайшими соседними атомами. Как только этот атом удаляется из узла решетки, он снова помещается на поверхность кристалла, и некоторая энергия извлекается, потому что устанавливаются новые связи с другими атомами на поверхности. Однако есть чистый вклад энергии, потому что между поверхностными атомами меньше связей, чем между атомами внутри кристалла.

Материальная физика

В большинстве приложений вакансионные дефекты не имеют отношения к предполагаемому назначению материала, поскольку их либо слишком мало, либо они расположены в многомерном пространстве таким образом, что сила или заряд могут перемещаться вокруг вакансии. Однако в случае более ограниченных структур, таких как углеродные нанотрубки , вакансии и другие кристаллические дефекты могут значительно ослабить материал.

Смотрите также

• Кристаллографический дефект
• Дефект Шоттки
• Дефект Френкеля

Рекомендации

Внешние ссылки

• Кристаллические дефекты кремния.