Schottky-defekt

En Schottky-defekt är en tomhet av en atom ( jon ) i ett kristallgitter, en av typerna av punktdefekter i kristaller , skiljer sig från en Frenkel-defekt genom att dess bildning inte åtföljs av uppkomsten av en interstitiell atom (jon) [ 1] [2] . Uppkallad efter V. Schottky , som först övervägde defekterna hos denna sort [3] .

När kristaller värms upp kan bildandet av defekter uppstå på grund av det faktum att enskilda atomer som är belägna nära ytan, som ett resultat av termisk rörelse, lämnar volymen till ytan, och den resulterande tomheten migrerar sedan djupt in i kristallen. Eftersom bildandet av Schottky-defekter ökar volymen av kristallen, minskar följaktligen kristallens densitet .

Den genomsnittliga energin för en atom i en kristall är mindre än vad den behöver för att övervinna den potentiella barriären och lämna jämviktspositionen. Men på grund av termisk rörelse finns det alltid ett visst antal atomer med tillräckligt med energi för att lämna gitterplatserna de upptar. Med andra ord, energi förbrukas på bildandet av Schottky-defekter, och det finns en ökning av kristallens inre energi . Å andra sidan innebär bildandet av defekter att det finns en oordning i arrangemanget av atomer och följaktligen en ökning av kristallens entropi . Som ett resultat visar det sig att vid en given temperatur, den minsta fria energin $U$ $S$ $T$

F=U-TS

uppnås vid en viss ändlig koncentration av defekter.

Antalet Schottky-defekter , motsvarande kristalltemperaturen , kan uppskattas med formeln [4] $n$ $T$

n\approx N\exp(-\Delta E/kT),

där är antalet platser i kristallen, är energin som krävs för att avlägsna en jon från en plats i kristallgittret och är Boltzmann-konstanten . $N$ $\Delta E$ $k$

Beräkningen visar [2] att, till exempel, för koppar , där bildningsenergin för Schottky-defekten av koppar är 1 eV , är den relativa koncentrationen av vakanser vid en temperatur på 1000 K ~10 -5 . $n/N$

Schottky-defekter råder vanligtvis över Frenkel-defekter i tätpackade kristaller, där bildandet av interstitiella atomer är svårt och kräver relativt hög energi. I synnerhet dominerar de i rena alkalihalogenidkristaller . I dessa, liksom i andra jonkristaller , säkerställs elektrisk neutralitet genom att defekter bildas i par: tillsammans med en jonvakans med ett givet laddningstecken uppstår också en jonvakans med en laddning av motsatt tecken [4 ] .

Schottky-defekter kan ha en betydande effekt på många egenskaper hos kristaller och fysikaliska processer i dem (densitet, jonledningsförmåga, optiska egenskaper, inre friktion, etc.). Således bildar anjonvakanser som har fångat en elektron färgcentra som selektivt absorberar optisk strålning i det synliga området av spektrumet och därigenom ändrar färgen på kristaller.

Se även

Anteckningar

↑ Meyerovich A. E. Vakans // Physical Encyclopedia / Kap. ed. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1 Aharonov-Bohm-effekten - Långa rader. - S. 235. - 704 sid. — 100 000 exemplar.
↑ 1 2 Pavlov P.V., Khokhlov A.F. Fasta tillståndets fysik. - M . : Högre skola, 2000. - 494 sid. — ISBN 5-06-003770-3 .
↑ Biografi om V. Schottky (engelska)
↑ 1 2 Kittel C. Introduktion till fasta tillståndets fysik. - M. : Nauka, 1978. - 792 sid.