Дефект вакансии

редактировать
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. Масштаб: 1 нм.

В кристаллографии вакансия представляет собой тип точечного дефекта в кристалле , где атом отсутствует на одном из узлов решетки. 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 встречаются 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. Эту температурную зависимость можно смоделировать следующим образом:

N v = N exp ⁡ (- Q v / k BT) {\ displaystyle N _ {\ rm {v}} = N \ exp (-Q _ {\ rm {v}} / k _ {\ rm {B}} T)}{\ displaystyle N _ {\ rm {v}} = N \ exp (-Q _ {\ rm {v}} / k _ {\ rm {B}} T)}

где N v - концентрация вакансий, Q v - энергия, необходимая для образования вакансий, k B - постоянная Больцмана, T - абсолютная температура, N - концентрация атомных узлов, т.е.

N = ρ NA / A {\ displaystyle N = \ rho N _ {\ rm {A }} / A}{\ displaystyle N = \ rho N _ {\ rm {A}} / A}

где ρ - плотность, N Aпостоянная Авогадро и 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 извлекается некоторая энергия, потому что устанавливаются новые связи с другими атомами на поверхности. Однако это чистый вклад энергии, потому что между поверхностными атомами меньше связей, чем между атомами внутри кристалла.

Содержание

  • 1 Физика материалов
  • 2 См. Также
  • 3 Ссылки
  • 4 Внешние ссылки

Физика материалов

В большинстве приложений свободные дефекты не имеют отношения к предполагаемому назначению материала, так как 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.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-18 08:03:08
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте